生物医学材料的研究进展

生物医学材料的研究进展

生物医学材料是生物医学工程学的四大支柱之一。就学科研究的内容而言，涉及到化学、物理学、高分子化学、高分子物理学、无机材料学、金属材料学、生物化学、生物物理学、生理学、解剖学、病理学、基础与临床医学、药物学、药剂学等多门学科。为了达到满意的临床效果，还涉及到许多新的工程学和管理学的问题。生物医学材料在医学上的应用为医学、药学、生物学等学科的发展提供了丰富的物质基础，反过来这些学科的进步也不断地推动生物医学材料的进步发展。生物医学材料学正是多门学科的共同协作、互相借鉴、互相渗透、突破旧有学科的狭小范围而开创的一门新学科。这门学科作为材料科学的一个重要分枝，

对于探索人类生命的奥秘、促进人类的文明发展，对于保障人类的腱康与长寿，必将作出重大的贡献。更可喜的是，随着生物医学材料的发展将诞生一系列崭新的高科技产品，一个新兴的产业——生物医学材料与制品业正在形成和发展之中，它在整个国民经济中的作用和地位必将随着时间的推移，受到世人的瞩目和重视。生物医学材料、用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类特殊的，而对人体组织、血液不致产生不良影响的材料。生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代不锈钢：1926 含18%铬和8%镍，首先应用于骨科治疗，随后应用于口腔科；1934 研制出高铬低镍单相组织的AISI302和304，在体内生理环境下的耐腐蚀性显著提高；。1952 开发出耐蚀性更好的AISI316不锈钢，逐渐取代AISI302；20世纪60年代为解决不锈钢晶间腐蚀问题，研制出超低碳不锈钢AISI316L和317L；钴镍合金、铸造钴镍合金首先在口腔中得到应用；20世纪30年代末应用于制作接骨板、骨钉等内固定器械；50年代成功制成人工髋关节；60年代研制出锻造钴铬钨镍合金和锻造钴铬钼合金，提高力学性能，并应用于临床、 70年代研制出锻造钴铬钼钨铁合金和具有多相组织的MP35N钴铬钼镍合金、改善钴基合金抗疲劳性能、应用于临床、钛、金属钛；具有优异的耐蚀性、生物相容性、密度低、 20世纪40年代制作外科植入体、 50年代用纯钛制作接骨板和骨钉、 70年代 Ti6A14V合

金：强度比纯钛高、耐蚀性和密度与之相似，、TiSAl2.5Sn合金和钛钼锌锡等合金获得应用从而使钛和钛合金成为继不锈钢和钴基合金之后的又一类重要医用金属材料、 70年代后 NiTi系为代表的形状记忆合金逐渐在骨科和口腔科得到应用、并成为医用金属材料的重要组成部分。生物陶瓷；从20世纪60年代初开始应用于生物材料、例如；多晶氧化铝陶瓷、低温各向同性碳、生物玻璃、羟基磷灰石：生物活性陶瓷，、生物陶瓷复合材料、引入活体细胞或生长因子的生物陶瓷构架等。生物医用高分子；始于20世纪50年代有机硅聚物的发展、例如；有机硅聚合物、聚甲基丙烯酸甲脂：骨水泥，、生物医用高分子材料的发展、制作了人工心瓣膜、人工血管、人工骨、手术缝合线等。 20世纪90年代后、借助于生物技术和基因工程的发展、由无生物存活性材料扩展到具有生物学功能的材料领域、其基本特征是具有促进细胞分化、增殖、诱导组织再生、参与生命活动等功能。生物医用材料是研制人工器官及一些重要医疗技术的物质基础、综观人工器官及医疗装置的发展史、每一种新型生物材料的发现都引起了人工器官及医疗技术的飞跃。生物惰性医用硅橡胶；人工耳、人工鼻、人工颌骨等、血液相容性较好的各向同性碳被复材料；碟片式机械心脏瓣膜、血液亲和性及物理机械性能较好的聚氨酯嵌段共聚物；促使人工心脏向临床应用跨越、可形成假生物内膜的编织涤纶管；人工血管向实用化飞跃。医用材料品种繁多、尤其是临床使用的要求多种多样、因此无论对于系统地研究医用材料的制备、还是对于开发已有医用材料的新应用、或是为了对医用材料进行安全性评价及质量管理：都涉及到对生物医学材料的分类问题。按材料的属性分类：可以分为以下几大类，生物医用金属材料，包括不锈钢、钴基合金：钛及合金等：广泛应用于人工假体、人工关节、医疗器械等、生物医用无机材料，主要是生物陶瓷，分为惰性生物陶瓷：如氧化铝生物陶瓷、表面生物活性陶瓷：如磷

酸钙基生物陶瓷、可降解生物陶瓷：如β-磷酸三钙陶瓷等、生物医用高分子材料，天然的如多糖类、蛋白类合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等：用于人体器官、组织、关节、药物载体等、生物医用复合材料，不同种材料的混合或结合：克服单一材料的缺点：获得性能更优的材料、按材料功能分类：可以分为以下几类，硬组织相容性材料，主要用于生物机体的关节、牙齿及其他骨组织、软组织相容性材料，主要用于人工皮肤、人工气管、人工食道等、血液相容性材料，主要用于人工血管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等、生物降解材料，主要用于吸收型缝合线、药物载体、愈合材料、粘合剂以及组织缺损用修复材料按材料来源分类：可以分为下列几类，自体组织，如人体听骨、血管等替代组织同种异体器官及组织，如不同人体之间的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、珊瑚等人工合成材料，如各种人工合成的新型材料按材料使用部位分类，硬组织材料，骨、牙齿用材料软组织材料，软骨、脏器用材料心血管材料，心血管及导管材料血液代用材料、人工红血球、血浆等分离、过滤、透析膜材料、血液净化、肾透析以及人工肺气体透过材料目前被详细研究过的生物医用材料已超过1000种，被广泛应用的有90多种材料，1800多种制品。西方国家每年耗用生物医用材料量以10、15%速度增长，我国生物医用材料研究起步晚(20世纪50年代)，目前我国医用生物材料研究现状、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；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；产业处于起步阶段。但是，

由于生物医学材料以其独有的医学应用特性推动了一个新产业的发展,成为经济的新的增长点。通过对生物材料特性的分析,把握生物医学材料产业的现状和动

态,有助于制定相关的措施形成我国生物医学材料产业的核心竞争力。