生物医用材料发展及应用

3 硅橡胶 ①特性：优良的理化性质 、良好的生物相容性 应用：在整形美容方面主要用于人工颅骨的修 复。用尼龙、聚醋纤维等增强后可用作人造皮肤。 还可用作软硬组织凹陷畸形的充填假体，修补面 容的缺陷，以及前额、鼻、下颌、颚、颈的塑型 等，治疗外耳的缺损和人工乳房等。 ②不良反应及其防治（1）免疫性疾病和异物反应 （2）抗张力强度差 （3）假体被动变形影响美观 （4）此外，硅橡胶材料对X 射线只部分透过，使用硅橡胶隆乳，可使乳房部 位可能存在的肿瘤无法检出，从而贻误治疗，危 及生命。

生物材料的分类

生物材料涵盖了各种材料——金属、陶瓷和聚合物
按材料属性分类
天然生物材料—再生纤维、胶原、透明质 酸、甲壳素等。 合成高分子生物材料—硅橡胶、聚氨脂及 其嵌段共聚物、涤纶、尼龙、聚丙烯腈、 聚烯烃 医用金属材料—不锈钢、钛及钛合金、钛 镍记忆合金等

无机生物医学材料—碳素材料、生物活性 陶瓷、玻璃材料 杂化生物材料—指来自活体的天然材料与 合成材料的杂化，如胶原与聚乙烯醇的交 联杂化等 复合生物材料—用碳纤维增强的塑料，用 碳纤维或玻璃纤维增强的生物陶瓷、玻璃 等


同类产品与国外产品比，基本上属于仿制，
自主知识产权较少；


生物医用材料与制品70-80%要依靠进口；
产业正处于起步阶段。
人造心脏
这种将动物组织、金属钛和导弹技术结合在一 起的发明具有革命性意义。

SynCardia Systems公司位于Tucson，是世 界上唯一获得FDA、加拿大卫生部和CE核 准的全人工心脏——SynCardia临时全人工 心脏的生产商。该全人工心脏的植入数已超 过850台，相当于190多个采用该装置的患 者生命年。
1）生物相容性 生物相容性主要包括血液相容性、组 织相容性。材料在人体内要求无不良反应， 不引起凝血、溶血现象，活体组织不发生 炎症、排斥、致癌等。 （2）力学性能 材料要有合适的强度、硬度、韧性、 塑性等力学性能以满足耐磨、耐压、抗冲 击、抗疲劳、弯曲等医用要求。

3）耐生物老化性能 材料在活体内要有较好的化学稳定性， 能够长期使用，即在发挥其医疗功能的同 时要耐生物腐蚀、耐生物老化。 （4）成形加工性能 容易成形和加工，价格适中。


钛又被人们称为“亲生物金属”。钛在 医学上有着独特的用途。在骨头损伤处， 用钛片和钛螺丝钉固定好，过几个月，骨 头就会长在钛片上和螺丝钉的螺纹里。新 的肌肉就包在钛片上，这种“钛骨”就如 真的骨头一样，甚至可以用钛制人造骨头 来代替人骨治疗骨折。
第一节
一 定义 生物材料也称 为生物医学材料， 是指以医疗为目 的，用于与生物 组织接触以形成 功能的无生命的 材料
全人工心脏原来用于永久性心脏置换，目前 获准用于即将死于终末期双心室心力衰竭的 患者接受人体心脏移植前的过渡。该全人工 心脏是唯一能通过2个心室直接、安全地提 供最高达每分钟9.5 升血流的装置。

生物心脏
人造骨
人造骨是指用人工材料制造的人骨替代品 或者骨折固定材料。人工骨材料主要有高 分子合成材料如聚甲基丙烯酸甲酯、高密 度聚乙烯等、无机材料如磷酸三钙、羟基 磷灰石、氧化铝生物陶瓷等。 因为钛可以和人骨密切结合，新的骨头可 以贴合在钛上，所以钛是最好的人造骨的 材料。

生物材料的现状

生物材料产业是一个迅猛发展的高新技术 产业。在亚洲地区发展较快，增长率达到 22%。根据OCED预计，到2010年这个 产业的市场销售额将达到4000亿美元， 可以达到药物市场的销售额。

随着材料工业的发展和人工器官的广泛应 用，生物材料这门新兴交叉学科已经成为 新技术革命的一个重要组成部分。经济发 达国家已形成了新型的生物材料工业体系， 由过去生产通用商品材料的工厂转为由专 业工厂来生产。生物材料产品数目众多， 仅就高分子材料而言，世界范围内在医学 上的应用已达9O多个品种、1800余种制 品，而且每年创新的材料数量正以10%15%的速度增长。
胶原蛋白的好处
2 几丁糖 特点：医用几丁糖是一种无毒、无刺激、 无免疫原及抗原性、生物相容性良好的 生物材料。同时具有广谱的抑菌作用， 可促进上皮细胞、软骨细胞及雪旺氏细 胞的生长，抑制成纤维细胞生长。 应用：（1）防止术后组织粘连 （2）抑制瘫痕形成 （3）几丁糖温敏凝胶 （4）组织工程支架
二 分类 按材料的组成和性质可分为 医用美容高分子材料、医用美 容无机非金属材料和医用美容 金属材料三大类。另外还有通 过两种或两种以上不同材料混 合或结合而成的医用美容生物 复合材料。
一 定义 医用美容高分子材料是一 类应用于医学美容领域，可 对机体组织进行修复、替代 与再生，具有特殊功能和作 用的合成高分子材料。

按材料的功能分类


血液相容性材料－聚氨酯/聚二甲基硅氧烷、 骨胶原材料等 软组织相容性材料－聚甲基丙烯酸羟乙酯、 改性甲壳素等，用于人工皮肤、人工气管、 人工食道等 硬组织相容性材料－生物陶瓷、生物玻璃、 钛及合金、钴铬合金、碳纤维、聚乙稀等 生物降解材料－多肽、聚氨基酸、聚乳酸、 β-磷酸三钙等 高分子药物－多肽、多糖类免疫增强剂、胰 岛素、人工合成疫苗等
二 分类及特点 1分类：主要有非降解型和生物降解型两 种。 2特点：非降解型基本不具有生物活性， 与组织不易牢固结合，在生物环境中能够 长期保持稳定，不会发生降解、交联或物 理磨损等，不易导致毒性、过敏性等反应。 生物降解型的特点是易降解，在 生物环境下可发生结构破坏和性能蜕变， 降解产物经正常的新陈代谢被机体吸收利 用或排出体外，对组织生长无影响，目前 已成为医用高分子材料发展的方向。
什么是生物
材料？
• 生物医用材料（Biomaterials）为生物医学
科学中的最新分支学科，是生物、医学、化 学和材料科学形成的交叉学科。
• ISO定义：生物材料是用于生物系统疾病的
诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，
增进或恢复其功能的材料。
• 生物材料的开发和利用可追溯到3500年前，那时的 古埃及人就开始利用棉纤维、马鬃作缝合线缝合伤 口； • 印第安人则使用木片修补受伤的颅骨。 • 2500年前，中国和埃及的墓葬中就发现有假牙、假 鼻和假耳。人类很早就用黄金来修复缺损的牙齿， 并沿用至今。 • 1588年人们用黄金板修复颚骨。1775年就有用金属 固定体内骨折的记载。1851年发明了天然橡胶的硫 化方法后，有人采用硬胶木制作了人工牙托的颚骨。
2.
国家中长期规划的第8（人口与健康），13（战略高技术与高新技术产业 化），14（基础科学）三个专题中均有生物医用材料领域相关内容。
挑

战
心血管、脑血管、癌、艾滋病等的治疗
常见病和传染性疾病的预防与治疗
市场：社会老龄化对生物医用材料的要求



竞争：市场竞争、产业发展与高新技术及产品

性价比
功能 组织相容性

技术： 安全

策

略
学科交叉融合角度构思生物医用材料，形成学科交叉平台； 增加开放度，加强国内外的合作； 严格遵照SFDA生物医用材料的法规与标准； 分阶段实施产品商品化，以缓减投入风险； 传统中药与具有生物活性的生物医用材料结合，形成富有特色 且具有自主知识产权的生物材料产业； 加强产-学-研合作。
机
1.
遇
国家的政策扶植 国家科学、技术、产业发展的一个重点领域 国家重点基础研究发展（973)计划、国家高技术研究发展计划（863）、科 技攻关计划、星火计划、火炬计划、科技型中小企业技术创新基金、国家重 点新产品计划；国家自然科学基金面上、重点与重大项目；国家计委高技术 产业化新材料专项，国家工程中心；国家教育部科技基础项目。
概述
具体来说，包括以下两种： 天然生物材料：是由生命过程形成的材 料，如结构蛋白（胶原纤维、蚕丝等） 和生物矿物（骨、牙、贝壳等）。其最 显著的特点是 自我调节、自适应和自愈能力。
合成生物材料：即通常意义上的生物材 料，是用于医疗的、能植入生物体或能 与生物组织相结合的材料，其定义随着 医用材料的快速发展而演变
三 常用材料 1 胶原：医用美容胶原注射剂（MCCI） 是由高纯化的人胶原蛋白制成的同种 胶原，亦可应用异种胶原。可注射胶 原均属高度纯化的Ⅰ型胶原。 特性: （1）优良的理化性质 （2）良好的组织相容性 （3）抗原性微弱，不易引起机体过敏 反应
应用:（1）除皱 （2）矫正面部凹陷性畸形 （3）矫正面部萎缩性瘢痕 （4）填充骨质缺损畸形 （5）胶原为主要成分的皮肤替代物 （6）其他：用于制作可降解缝线、伤 口敷料、骨移植等的替代材料等，还可用于 治疗尿失禁、声门的修复等 不良反应及其防治：胶原注射后的吸收、重 复注射的过敏反应和胶原抗体形成与自身免 疫性疾病的关系是注射胶原的3个主要问题。
全球医用材料细分市场发展
我国生物医学材料的生物医学工程产业的 市场增长率高达 28％(全球市场增长率 20%),居全球之首。 我国人工关节 替换年增长率高达30％， 远高于美国的4％。 ----------------国家科技部资料


我国生物材料和制品所占世界 市场份额不足
1.5％； 产品技术水平处于初级阶段，且产品单一；
按材料来源分类
自体组织－如人体听骨、血管等替代材料 同种异体器官及组织－用于器官移植 异种器官及组织－如动物骨、肾替换人体 器官 天然生物材料－如动物骨胶原、甲壳素、 纤维素、珊瑚等 人工合成材料－如各种人工合成的新型材 料

按使用部位分类
硬组织材料－包括骨、牙齿用材料 软组织材料－包括软骨、脏器用材料 心血管材料－包括心血管以及导管材料 血液代用材料－包括人工红血球、血浆等 分离、过滤、透析膜材料－包括血液净化、 肾透析、人工肺气体透过材料等

谢
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