生物医用材料的历史
生物材料-1-概述
（Biomaterials）
概述
生物材料主要是由医学需要而发展 起来的，所以又称生物医学材料。
生物材料是用于人体组织和器官， 起替代、增强、修复等治疗作用的 材料。生物材料的发展历史悠久， 尤其从20世纪80年代以来获得了高 速发展。生物材料的研究涉及到整个材料学科以及生 物化学、医学、药学等，是多学科交叉的边缘学科。
12 month explant - Passivated
镍 钛 形 状 记 忆 合 金 9 month explant - Non-Passivated
⑶ 具有必要的强度、耐磨性和耐疲劳性能。如髋关节 在静止状态承受体重的二分之一，水平步行时承受的 重量为静止时的3.3倍，而跑步时则为4倍以上。此外, 每步行一公里大约活动1000次，按照一般的生活情况, 每年大约承受1×106 ~ 3×106次重复负荷的作用。
1970~1998美国膝髋关节的植入数量 （增长速度约为10%） 膝关节
髋关节
生物材料品种很多，有不同的分类方法。通常是按材
料属性分为高分子材料、金属材料、陶瓷材料、复合
材料。根据材料的用途，这些材料又可以分为生物惰
性(bioinert)、生物活性(bioactive)或生物降解(biode-
gradable)材料。
这些材料通过长期 植入、短期植入、
表面修复分别用于
硬组织和软组织修 复与替换.
用于替换连接的材料
铝夹板
不锈钢用于植入材料
Co基CrMo合金用于植入材料
不锈钢+聚四氟乙烯髋骨
陶瓷-陶瓷髋骨替代材料 骨水泥应用
羟基磷灰石涂覆产品应用 可完全吸收和注入的骨移植材料
随着新材料、新技术、新应用的不断涌现，生物医用 材料吸引了许多科学家投入这一领域的研究，成为材 料学研究最活跃的领域之一。
生物医用材料-第三次课
丁建东教授，65年生于江苏盐城。88年本科毕业于复旦大 学生命科学院生物物理专业；91年6月和95年1月分别于复 旦大学材料科学系和高分子科学系获得高分子化学与物理 专业硕士和博士学位；98年8月至99年8月于英国剑桥大学 材料系从事博士后研究；2004年8、9月在德国海德堡大学 作为高级访问学者。91年毕业留校，现为复旦大学高分子 科学系教授、博士生导师、生物医用材料课题组长, 教育部 长江特聘教授；复旦大学药学院兼职教授。 2004年起，担任聚合物分子工程教育部重点实验室主任； 2011年11月起，担任新成立的聚合物分子工程国家重点实 验室主任。
已取得学位的同学及其去向 博士
已取得学位的同学及其去向 硕士
评价力学性能最重要的指标： 抗压强度，抗拉强度，屈服强度，弹性模量，疲劳极限和断裂韧性等。
2.6 常用的生物医用金属材料
镁合金
稀土金属
磁性材料
不锈钢
医用金属 材料
贵金属及 钽铌锆
钴基合金
镍钛形状 记忆合金
钛和钛基
合金
6
2.6.1
医用不锈钢
2.1 医用金属材料概述
7
8
9
2.6.2 钴基合2.金1 医用金属材料概述
5，晶间腐蚀：发生在材料内部晶粒边界上的一种腐蚀，可导致材 料力学性能严重下降。一般可通过减少碳，硫，磷等杂质含量等手 段来改善晶间腐蚀倾向； 6，磨蚀：植入器件之间切向反复的相对滑动所造成的表面磨蚀和 腐蚀环境作用所造成的腐蚀。不锈钢的耐磨蚀能力较差，钴基合金 的耐磨蚀能力优良； 7，疲劳腐蚀：材料在腐蚀介质中承受某些应力的循环作用所产生 的腐蚀，表面微裂纹和缺陷可使疲劳磨蚀加剧。因此，提高表面光 洁度可改善这一性能； 8，应力腐蚀：在应力和腐蚀作用共同作用下出现的一种加速腐蚀 的行为。在裂纹尖端处可发生力学和电化学综合，导致裂纹迅速扩 展而造成植入器件断裂失效。钛合金和不锈钢对应力腐蚀敏感，而 钴基合金对应力腐蚀不敏感。
生物医用材料分类
生物医用材料摘要：生物医用材料(Biomedical Materials)，又名生物材料(Biomaterials)，是一类具有特殊性能，应用于生物体疾病的诊断、治疗、康复和预防，以及替换生物体组织、器官、增进或恢复功能，诱导再生的材料。
它是研究人工器官和医疗器械的基础，是当代材料学科的重要分支，随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物医用材料已成为科学家研究和开发的热点。
生物材料的特征之一是生物功能性(biofunctionality)，即能对生物体进行诊断、治疗或修复；二是生物相容性(biocompatibility)，即不引起生物组织血液等的不良反应。
关键词：生物医用材料、生物医用金属材料、生物医用高分子材料、生物医用无机非金属材料或生物陶瓷、生物医用复合材料、生物医用衍生材料自古以来，人类就不断的与疾病就不断的与病魔作斗争，生物医用材料是人类与疾病作斗争的有效工具之一。
在不同的历史时期，生物医用材料被赋予了不同的意义，在现代医学上有着举足轻重的医用地位。
生物医用材料作为临床广泛应用的医疗用品，它具有以下较高的基本要求：无毒性、不致癌、不致畸和不引起人体细胞、组织和器官发生突变；与人体组织相容性好，不引起中毒、溶血凝血、发热和过敏等现象；化学性质稳定，抗体液、血液及酶的作用；具有与天然组织相适应的物理机械特性；针对不同的使用目的具有特定的功能。
生物医用材料可以按照来源、性质、应用部位、使用要求和材料的类型进行不同类型的分类。
下面我将从材料类型说一下：1.生物医用金属材料生物医用金属材料，就是外科用金属材料及生物医学手术中使用的合金或金属，属于惰性材料，具有较高的抗疲劳性能和机械强度、又有较好的生物力学特性。
目前广泛应用与外科辅助器材、人工器官、软硬组织等方面。
因为具有广泛的应用，所以它有较高的性能要求：（1）机械性能：要有足够的强度和韧性，适当的弹性与硬度，良好的抗疲劳性（金属材料的疲劳：材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。
医用高分子材料历史及发展
医用高分子材料历史与发展摘要：本文介绍了医用高分子材料的种类、特点，并介绍了人体可吸收医用高分子材料、智能性生物医用高分子材料等的发展现状和趋势，对全面了解医用高分子材料的应用及发展将会有一定的帮助。
关键词：医用塑料；医疗器械；生物可降解材料；缝合线；人体组织工程材料Abstract：In this paper, the types of medical polymer materials、characteristics and processing technologieswere introduced, the development and trends were also involved. Degradable organisms materials play an important role in medical field．111e materials can be usedas medical suture，bonesetting material，body tissue rebuilding material ，medical paper，wounddressing and so onKeywords: medical plastics; medical equipment; biological degradability material，medical suture，bod y tissue rebulding material一、医用高分子材料历史用高分子材料发展的4个阶段第1阶段：时间大约是7千年前至19世纪中叶，是被动地使用天然高分子材料阶段。
这一时期的高分子材料有，大漆及其制品、蚕丝及织物、麻、棉、羊皮、羊毛、纸、桐油等。
第2阶段：从19世纪中页到20世纪20年代，是对天然高分子材料进行化学改性，从而研制新材料阶段。
在这阶段中，人类首次研制出合成高分子材料(酚醛树脂)。
生物医用材料
2．生物医用材料与肿瘤
生物医用材料的致癌问题一直是人们关心的课题。尽管临床 上在使用生物材料和人工器官过程中很少发生肿瘤。在周期两年 的动物试验中，被诱发的肿瘤常是纤维肉瘤、骨肉瘤、软骨肉瘤 和血管肉瘤等。临床上诱发肿瘤的时间较长，有75％以上在植入 体内15年后才发生肿瘤。医用聚氨酯和硅氧烷共聚物临床应用30 年后才有发生肿瘤的报道，说明植入物在人体内诱发肿瘤具有较 长的潜伏期。
生物相容性
抗血小板血栓形成 抗凝血性 抗溶血性 血液相容性 抗白细胞减少性 抗补体系统亢进性 抗血浆蛋白吸附性 抗细胞因子吸附性
细胞粘附性 无抑制细胞生长性 细胞激活性 抗细胞原生质转化性 组织相容性 抗炎症性 无抗原性 无诱变性 无致癌性 无致畸性
图2—3 生物相容性分类和要求
组织相容性涉及的各种反应在医学上都是比较经典的，反应 机理和试验方法也比较成熟；而血液相容性涉及的各种反应比较 复杂，很多反应的机理尚不明确，需要研究阐明，试验方法除溶 血试验外，多数尚不成熟，特别是涉及凝血机理中细胞因子和补 体系统方面分子水平的试验方法还有待研究建立。
生物医用材料植入体内诱发肿瘤可能与下列因素有关。
1) 与植入材料的外形有明显的相关性。将不同外形的材料 埋入大鼠皮下组织内，肿瘤发生率明显不同。粉末和海绵状材料 几乎不诱发恶性肿瘤，纤维状材料也很少发生恶性肿瘤，只有片 状材料容易诱发恶性肿瘤。
2) 与植入材料的埋植方法有关。连续放置的片状材料恶性 肿瘤发生率明显高于打孔放置的片状材料。
图2－1生物相容性反应
材料与机体之间的相互作用使各自的功能和性质受到影响。
这种影响不仅能使生物材料变形，更重要的是对机体将造成各种
危害（见图2－2）。
物理性质变化
机械相互作用
生物医用材料复习资料
第一章生物材料1、什么是生物医用材料？系统研究材料的结构和性能与生物功能之间的关系，尤其关注材料的种类和表面结构与细胞、蛋白以及一些生物大分子之间的相互作用机制。
第一代：生物惰性（1950-1980）第二代：生物活性或生物可吸收性（1980-1990）第三代：生物活性和生物可吸收性（1990-2000）第四代：组织工程材料、纳米生物材料（2000-至今）2、生物材料和其他材料相比的特点是什么？3、你认为研发一种具有临床应用前景和市场竞争力的生物材料制品关键要考虑哪些方面？答：研发一种具有临床应用前景和市场竞争力的生物材料制品是一个复杂而具有挑战性的任务。
以下是一些关键方面，需要在研发过程中仔细考虑：1.生物相容性和安全性：与生物体的相容性：材料应当对人体组织具有良好的相容性，避免引发免疫反应或排斥反应。
安全性评估：进行全面的安全性评估，包括细胞毒性、炎症反应等，确保材料对人体没有不良影响。
2. 功能性与性能：设计具体功能：根据应用需求，确定生物材料应具备的具体功能，如支持细胞生长、促进组织再生等。
稳定性与可控性：考虑材料的稳定性和可控性，以确保在不同环境和条件下都能维持预期的性能。
3. 可降解性与生物降解产物：可降解性设计：如果适用，考虑设计可降解的材料，以避免二次手术和潜在的并发症。
生物降解产物：研究生物降解产物的性质，确保它们不会对周围组织造成不良影响。
4. 制备工艺和成本：可扩展的生产工艺：考虑材料的制备工艺，确保可扩展到大规模生产，降低成本。
成本效益：在研发的早期阶段就要考虑成本效益，以确保最终产品在市场上具有竞争力。
5. 合规与标准：符合法规：确保研发过程符合相关的法规和伦理规范，保障临床试验和市场上的合规性。
标准遵循：遵循行业和国际标准，以提高产品的可比性和可信度。
6.临床可行性与效果验证：临床可行性研究：进行合适的临床前研究，验证生物材料的可行性和预期效果。
临床试验：在临床试验中验证生物材料的安全性和有效性，获取可靠的临床数据。
生物质材料的发展历史论文
生物质材料的发展历史论文生物质材料是指来源于植物、动物和微生物的可再生有机材料。
这些材料在人类历史上扮演着重要的角色，从石器时代的木材和骨头制品，到现代生物质纤维和生物塑料，生物质材料一直在人类文明的发展进程中发挥着重要作用。
生物质材料的发展可以追溯到古代文明。
在古代，人们使用木材、骨头和皮革来制作工具、武器和建筑材料。
随着工业革命的到来，人们开始大规模利用煤炭、石油等化石能源，导致对生物质资源的利用减少。
然而，随着环境问题的日益突出，人们开始重新审视生物质资源的潜力。
20世纪末和21世纪初，生物质材料得到了更广泛的关注和研究。
生物质材料的发展历程可以分为几个重要阶段。
第一阶段是生物质资源的再利用。
在20世纪80年代，人们开始着手研究和开发生物质能源，生物质燃料和生物质发电成为研究的热点。
这一阶段的成果为后续的生物质材料研究奠定了基础。
第二阶段是生物质纤维材料的发展。
随着环境保护理念的普及和可持续发展的要求，人们开始关注生物质纤维材料的利用。
木质纤维、竹子、麻类植物等被广泛应用于纸张、纺织品和建筑材料等领域。
第三阶段是生物质塑料和生物质复合材料的崛起。
随着塑料污染问题的突出和对石油资源的担忧，生物质塑料和生物质复合材料成为替代传统塑料的研究热点。
利用生物质资源制备的塑料和复合材料具有良好的可降解性和可再生性，对环境友好。
第四阶段是生物质材料的多功能化和高值化。
随着生物技术和材料科学的发展，生物质材料的功能不断拓展，出现了一系列具有特定功能的生物质材料，如生物医用材料、生物传感器等。
同时，生物质材料的高值化利用也成为研究的热点，例如利用生物质资源制备高性能纳米材料、生物质能源材料等。
总的来说，生物质材料的发展经历了从资源再利用到高值化利用的演变过程。
未来，随着科技的不断进步和人们环境保护意识的提高，生物质材料将会迎来更加广阔的发展前景，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
在当今社会，生物质材料不仅是一种替代传统材料的选择，还被视为可持续发展的战略性材料。
钛合金材料在生物医学方面的应用
钛合金材料在生物医学方面的应用信息43常晨2140502056钛合金材料在生物医学方面的应用信息43 常晨2140502056内容摘要：生物医用钛合金材料已经成为全世界外科植入材料以及各种医疗器械产品生产所需的主要原材料。
本文简略介绍了生物医用钛合金材料的发展历史，以及生物医用钛合金材料及制品的研发、生产及其在生物医学工程领域的具体应用现状，分析了现在生物医用钛合金材料及制品在研发、生产、应用等方面的问题，并就此提出大体发展方向。
关键字：钛合金材料生物医用材料生物相容性性质及应用正文：一、发展历史金属材料是最早用于临床医学的生物医用材料，金属材料用于人体修复已有数百年的历史，早在18 世纪后期，Fe、Au、Ag、Pt 等金属就已经用于人体断骨固定。
与高分子材料、陶瓷材料等其他材料相比，金属材料作为医用材料具有强度高、韧性良好及加工性能好等特点，目前用于外科植入物和矫形器械的金属材料主要包括不锈钢、钴基合金和钛合金三大系列，它们占整个生物材料产品市场份额的40% 左右。
然而在人体环境内，不锈钢和钴基合金会溶出Ni、Cr 和Co 等元素，对人体产生毒副作用。
另外，不锈钢及钴基合金的弹性模量与人体骨骼相差略大，容易对骨骼产生较大伤害最终导致植入后松动或断裂。
钛合金由于其优良的耐腐蚀性与良好的生物相容性已广泛应用于人体硬组织的缺损、创伤和疾病等修复、矫形及替代等治疗。
20 世纪中叶以来，以钛合金为主的医用金属材料开始在人体硬组织的外科植入及人体软组织的介入治疗方面显示出独特而神奇的疗效，而钛合金人工关节、牙种植体、血管内支架和心脏瓣膜等具有典型代表性的医疗器械产品的问世，对医学的发展具有划时代的意义和革命性贡献，使得临床治疗从初级的简单“修复、矫形”治疗上升到更高层次的组织与器官的“替代式”治疗，极大改善和提高了人们的生活质量，克服了以往重大疾病只能单纯依靠药物治疗的不足。
二、分类及特点生物医用钛合金材料是专指用于生物医学工程的一类功能结构材料，主要用于外科植入物和矫形器械等产品的生产和制造。
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人工血管
碳涂层血管
蛋白或明胶 涂层血管
袖状血管
3D打印血管示意图
生物医用复合材料
生物医用复合材料 --- 由两种或两种以上不同材料复合而 成的生物医学材料，主要用于修复及替换人体组织、器官 或增进其功能。 生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基复合材料 三类。
生物衍生材料
生物衍生材料 --- 经过特殊处理的天然生物组织形成的生 物医用材料，主要用于人工心脏瓣膜、血管修复体、皮肤 敷膜、纤维蛋白制品、骨修复体、软膜修复体、鼻软骨种 植体、血液透析膜等。
生物医用材料的历史
公元前约3500年古埃及人---棉花纤维、马鬃毛
墨西哥的印第安人----木片修补手上的颅骨。 公元前2500年前中国、埃及---黄金来修复缺损的牙齿。
人体髋关节是一种球形的关节，包含一个球形的 股骨头和一个似碗状的髋臼。 生 物 医 学 金 属 材 料
（髋关节示意图）
术后X光片图示
生物医用无机非金属材料
无机非金属材料是以某些 元素的氧化物、碳化物、 氮化物、卤素化合物、硼 化物以及硅酸盐、铝酸盐、 磷酸盐、硼酸盐等物质组 成的材料。
生物医用 无机非金 属材料
惰性生物 陶瓷材料
表面生物 活性陶瓷 材料
可吸收和 降解生物 陶瓷材料
微晶瓷 Radiesse
兼容性 生物软陶瓷 呈细微的晶球状， 其大小介于 25~45微米之间
人工髋关节假体仿照人体髋关节的结构，将假体柄部插入 股骨髓腔内，利用头部与关节臼或假体金属杯形成旋转， 实现股骨的曲伸和运动。
假体柄分别采用钛合 金、钴铬钼合金、超 低碳不锈钢材料制造。
髋臼采用无毒超高分 子聚乙烯制造，金属 球头采用钛合金（与 钛合金、钴铬钼合金 股骨头柄配合）和超 低碳不锈钢材料制造。
人体生物材料的运用
作者：施显只 卢丹琦 齐太文
目录
生物医学材料简介
生物医用金属材料 生物医用陶瓷
生物医用高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子材料
生物复合材料 生物衍生材料
生物医用材料(Biomedical Materials)是用来对生物体进 行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功 能的材料。 它是研究人工器官和医疗器械的基础，随着生物技术的蓬 勃发展和重大突破，生物医用材料已成为各国科学家竞相 进行研究和开发的热点。
可分解性
可塑且持久
羟基磷灰石钙。
微晶瓷的优点
维持长效：18-24个月
安全系数高：不产生毒性和过敏反应 塑形自然：可进行人工塑形
不易移位:刺激胶原蛋白新生
可分解性：随新陈代谢吸收 恢复期短：微创手术易恢复
用量精省：0.3-0.5cc
效果显著：一次施打有效
生物医用高分子材料
人工血管是许多严重狭窄或闭塞性血管的替代品,是以尼龙、 涤纶（Dacron）、聚四氟乙稀（PTFE）等合成材料人工制造 的，适用于全身各处的血管转流术。
THANK YOU .