醫(yī)用材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用課件

醫(yī)用材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用張洪

武漢大學(xué)人民醫(yī)院藥學(xué)部醫(yī)用材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用張洪武漢大學(xué)人民醫(yī)院藥學(xué)部1個(gè)人介紹張洪武漢大學(xué)人民醫(yī)院藥品試劑科主任碩士研究生導(dǎo)師研究方向:藥物新劑型個(gè)人介紹張洪2生物材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用生物材料：指生物體材料和各種醫(yī)用、特別是對(duì)生物體進(jìn)行診斷、治療、置換和增進(jìn)某受損組織和器官的功能性材料。其作用藥物不可替代包括：生物體材料（biologicalmaterial）生物醫(yī)用材料（biomedicalmaterial）生物材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用生物材料：指生物體材料和各種醫(yī)用、特別3生物體材料一般都是具體組成某種細(xì)胞的成分，如纖維蛋白、膠原蛋白、磷脂和糖蛋白等

生物材料學(xué)是研究用于修復(fù)人體缺陷的各類(lèi)材料的基本結(jié)構(gòu)、基本特性、生物性能和人體組織及器官對(duì)材料的反應(yīng)，從基本原理上探索生物材料與細(xì)胞間的相互作用，研究材料過(guò)程-材料結(jié)構(gòu)-材料性能之間的關(guān)系生物體材料一般都是具體組成某種細(xì)胞的成分，如纖維蛋白4

生物醫(yī)學(xué)材料指的是一類(lèi)具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷、治療疾患，而對(duì)人體組織不會(huì)產(chǎn)生不良影響的材料?，F(xiàn)在各種合成和天然高分子材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各種復(fù)合材料，其制成產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于臨床和科研

即與醫(yī)學(xué)診斷、治療有關(guān)的一類(lèi)功能性材料生物醫(yī)學(xué)材料指的是一類(lèi)具有特殊性能、特種功能，用于人5

隨著科技發(fā)展，高分子材料在各行各業(yè)的應(yīng)用日漸廣泛，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也不例外。醫(yī)用材料包括:高分子材料:聚乙烯、聚丙烯等金屬材料：不銹鋼、鈦合金等陶瓷材料：氧化鋁、氧化鈦等復(fù)合材料：金屬-陶瓷復(fù)合材料等生物衍生材料：活性生物組織等隨著科技發(fā)展，高分子材料在各行各業(yè)的應(yīng)用6生物醫(yī)用高分子材料:是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛、

用量最大的材料。既來(lái)源于天然，又可以人工合成。

分為非降解型和可降解型兩類(lèi)

非降解型：要求在生物環(huán)境中能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，不發(fā)生降解、

交聯(lián)或物理磨損等，并具良好的物理機(jī)械性能。

包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅

氧烷、聚甲醛等。主要用于人工臟器、骨和牙齒、肌

腱和韌帶、血管、皮膚等組織及器官的修復(fù)和構(gòu)造

可降解型：主要包括膠原、甲殼素、纖維素、氨基酸、聚乳酸、

聚乙醇酸等。主要用于組織工程支架材料和藥物緩釋

系統(tǒng)生物醫(yī)用高分子材料:是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛、7生物醫(yī)用金屬材料：用于生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金，又稱(chēng)

外科用金屬材料，是一類(lèi)惰性材料。具有高機(jī)械強(qiáng)度和

抗疲勞性能，是目前臨床應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)材料，其應(yīng)

用范圍涉及硬組織、軟組織、人工器官、外科輔助器材

等

問(wèn)題：由于生理環(huán)境的腐蝕，會(huì)造成金屬離子向周?chē)M織擴(kuò)散

及植入材料自身性質(zhì)的蛻變，前者可能導(dǎo)致毒副作用，

后者導(dǎo)致植入失敗

常用材料：不銹鋼、鈦合金、鈷合金、鉭、鈮、鋯等生物醫(yī)用金屬材料：用于生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金，又稱(chēng)

8生物醫(yī)用陶瓷材料：此類(lèi)材料性能穩(wěn)定，具良好的生物相容性，

能耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性和很高的機(jī)械強(qiáng)度。主要

用于骨和牙齒、承重關(guān)節(jié)等硬組織的修復(fù)和替換，生物

碳可以用作血液接觸材料，如人工心臟瓣膜等

問(wèn)題：脆性大、韌性低

常用材料：氧化鋁、氧化鈦、生物碳、生物玻璃、羥基磷灰石、

磷酸鈣陶瓷等生物醫(yī)用陶瓷材料：此類(lèi)材料性能穩(wěn)定，具良好的生物相容性，

9復(fù)合生物材料：由基體材料與增強(qiáng)材料或功能材料組成，它們之

間相互配合或組合，形成大量性質(zhì)各異的復(fù)合生物材料。

復(fù)合材料的某些性能比各組成相的性能有較大程度的提

高，主要用于制成人工器官、修復(fù)或替換人體組織、器

官，增進(jìn)或替代其功能

常用基體材料：醫(yī)用高分子材料、醫(yī)用碳素材料、生物玻璃、玻

璃陶瓷、醫(yī)用不銹鋼、鈷基合金等

常用增強(qiáng)材料：碳纖維、不銹鋼或鈷基合金、生物玻璃陶瓷等復(fù)合生物材料：由基體材料與增強(qiáng)材料或功能材料組成，它們之

10生物衍生材料：是天然生物組織經(jīng)過(guò)特殊處理而

形成的醫(yī)用材料，可取自同種或異種動(dòng)物

體的組織細(xì)胞，可作為修復(fù)和替代材料

主要用于人工心臟瓣膜、血管修復(fù)、人工皮

膚、骨修復(fù)、鼻軟骨種植體等生物衍生材料：是天然生物組織經(jīng)過(guò)特殊處理而

形成11問(wèn)題：

1.材料本身性質(zhì)

化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能

2.與身體融合程度

生物相容性

3.其他

手術(shù)技術(shù)、患者健康狀況等問(wèn)題：

1.材料本身性質(zhì)

12生物醫(yī)用材料必須滿(mǎn)足以下的基本要求：

（1）與組織短期接觸無(wú)急性毒性、無(wú)致敏作用、無(wú)致炎作用、無(wú)致癌作用和其他不良反應(yīng)

（2）具有良好的耐腐蝕性能以及相應(yīng)的生物力學(xué)性能和良好的加工性能

（3）對(duì)于體內(nèi)使用的醫(yī)用材料，除了必須滿(mǎn)足以上的基本要求外，還必須具有良好的組織相容性、血液適應(yīng)性和適宜的耐生物降解性生物醫(yī)用材料必須滿(mǎn)足以下的基本要求：

（1）與組織短期13生物材料的性能

生物功能性

生物相容性

生物材料的性能

生物功能性

生物相容性

14生物功能性

指生物材料具備或完成某種生物功能時(shí)應(yīng)該具有的一系列性能根據(jù)用途主要分為:①承受或傳遞負(fù)載功能。如人造骨骼、關(guān)節(jié)和牙等，占主導(dǎo)地位②控制血液或體液流動(dòng)功能。如人工瓣膜、血管等③電、光、聲傳導(dǎo)功能。如心臟起博器、人工晶狀體、耳蝸等④填充功能。如整容手術(shù)用填充體等生物功能性指生物材料具備或完成某種生物功能時(shí)應(yīng)該具15生物相容性

生物相容性(biocompatibility)指生物材料與生物體間的相互作用結(jié)果以及生物體對(duì)這種結(jié)果的忍受程度

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出，生物相容性指生命組織對(duì)非活材料產(chǎn)生合乎要求反應(yīng)的一種性能

藥用高分子材料因伴隨藥物進(jìn)入體內(nèi)，有些暫停留于體內(nèi)，有些則在體內(nèi)降解、吸收，因此藥用高分子材料生物相容性要求更加苛刻生物相容性生物相容性(biocompa16包括：血液相容性有無(wú)溶血、凝血、破壞血液成分等組織相容性能否對(duì)周?chē)M織產(chǎn)生毒性、致畸、癌變等力學(xué)相容性植入材料的強(qiáng)度、硬度與組織的適應(yīng)性等生物相容性包括：生物相容性17生物相容性評(píng)價(jià)體系國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)—ISO10093題目“醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)”，共12部分我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—GB/T16886題目“醫(yī)療器械生物相容性評(píng)價(jià)體系”，共16項(xiàng)生物相容性生物相容性評(píng)價(jià)體系生物相容性18生物體對(duì)生物材料的響應(yīng)－宿主反應(yīng)（1）生物學(xué)反應(yīng)A:血液反應(yīng)1、血小板血栓2、凝血系統(tǒng)激活3、纖溶系統(tǒng)激活4、溶血反應(yīng)5、白細(xì)胞反應(yīng)6、細(xì)胞因子反應(yīng)7、蛋白粘附B:免疫反應(yīng)1、補(bǔ)體激活2、體液免疫反應(yīng)（抗原－抗體反應(yīng)）3、細(xì)胞免疫反C:組織反應(yīng)1、炎癥反應(yīng)；2、細(xì)胞粘附3、細(xì)胞增殖（異常分化）4、形成蘘膜

5、細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)變生物體對(duì)生物材料的響應(yīng)－宿主反應(yīng)（1）生物學(xué)反應(yīng)A:血19（2）生物體對(duì)生物反應(yīng)的變化1.急性全身反應(yīng)過(guò)敏、毒性、溶血、發(fā)熱、神經(jīng)麻痹等2.慢性全身反應(yīng)毒性、致畸、免疫、功能障礙等3.急性局部反應(yīng)炎癥、血栓、壞死、排異等4.慢性局部反應(yīng)致癌、鈣化、炎癥、潰瘍等（2）生物體對(duì)生物反應(yīng)的變化1.急性全身反應(yīng)20材料在生物體內(nèi)的響應(yīng)－材料反應(yīng)材料反應(yīng)，其結(jié)果可導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)破壞和性質(zhì)改變而喪失其功能。可分為如下三個(gè)方面：金屬腐蝕聚合物降解磨損材料在生物體內(nèi)的響應(yīng)－材料反應(yīng)材料反應(yīng)21金屬腐蝕

生物體內(nèi)的腐蝕性環(huán)境：（1）含鹽的溶液是極好的電解質(zhì)，促進(jìn)了電化學(xué)腐蝕和水解；（2）組織中存在具有催化或迅速破壞外來(lái)成分能力的多種分子和細(xì)胞，對(duì)生物金屬材料產(chǎn)生腐蝕金屬腐蝕生物體內(nèi)的腐蝕性環(huán)境：（1）含22金屬腐蝕

對(duì)于生物材料而言多為局部腐蝕，具體包括應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕等，導(dǎo)致生物材料整體破壞雖然金屬材料在生物體內(nèi)保持惰性狀態(tài)，但仍然可能會(huì)有物質(zhì)溶入生物組織中，并對(duì)生物體組織產(chǎn)生毒性反應(yīng)，造成組織的損害金屬腐蝕對(duì)于生物材料而言多為局部腐蝕，具體包23聚合物降解聚合物在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于受到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水蒸氣、酸堿及微生物等因素作用，逐漸失去彈性，出現(xiàn)裂紋，變硬、變脆或變軟、發(fā)粘、變色等，從而使它的物理機(jī)械性能越來(lái)越差的現(xiàn)象聚合物降解聚合物在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由24聚合物降解聚合物老化易形成碎片、顆粒、小分子量單體物質(zhì)，因此使用它時(shí)必須謹(jǐn)慎，對(duì)耐久性器件，必須保持一定強(qiáng)度和其它機(jī)械性能，老化產(chǎn)物不能對(duì)周?chē)M織有毒害作用例如，醫(yī)用縫合線降解時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，如果量少，很容易被人體中的化學(xué)物質(zhì)中和，如果老化產(chǎn)物較大，則會(huì)對(duì)周?chē)M織產(chǎn)生損害聚合物降解聚合物老化易形成碎片、顆粒、小分子量25磨損人工關(guān)節(jié)常用材料為T(mén)i6Al4V，由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人體后，磨損造成在關(guān)節(jié)周?chē)M織形成黑褐色稠物，從而引起疼痛。鈦合金人工全髖關(guān)節(jié)平均壽命一般都低于10年目前，大量的人工髖關(guān)節(jié)是由堅(jiān)硬的金屬或陶瓷的股骨頭與超高分子聚乙烯的髖臼杯組合成，然而它的壽命也不超過(guò)25年。長(zhǎng)期隨訪資料顯示，假體失敗的主要原因是超高分子聚乙烯磨損顆粒所造成的界面骨溶解，從而導(dǎo)致假體松動(dòng)。這種磨損顆粒所導(dǎo)致的異物－巨細(xì)胞反應(yīng)，又稱(chēng)顆粒病，是晚期失敗的最主要原因磨損人工關(guān)節(jié)常用材料為T(mén)i6Al4V，由于26一、醫(yī)用金屬材料在生物醫(yī)學(xué)材料中，金屬材料應(yīng)用最早，已有數(shù)百年的歷史。唐代就用銀汞合金（主要成份：汞、銀、銅、錫、鋅）來(lái)補(bǔ)牙醫(yī)用金屬材料是指一類(lèi)用作生物材料的金屬（一般不用純金屬）或合金，又稱(chēng)外科用金屬材料。它是一類(lèi)生物惰性材料合金是由一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或金屬跟非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)一、醫(yī)用金屬材料在生物醫(yī)學(xué)材料中，金27人體環(huán)境特點(diǎn)體液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1%的NaCl、少量其它鹽類(lèi)及有機(jī)化合物的充氣溶液。有人說(shuō)人體與溫暖的海水相似在人體的不同部位，甚至同一部位不同時(shí)刻，人體組織內(nèi)體液的成分不一樣電化學(xué)腐蝕的基本規(guī)律對(duì)人體環(huán)境中的植入材料的腐蝕完全適用人體體液環(huán)境

由體液構(gòu)成

多種多樣的

電解質(zhì)溶液人體環(huán)境特點(diǎn)體液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1%的NaCl、少在人體的不同28還有其他的腐蝕形式，如晶間腐蝕（不銹鋼最易發(fā)生的腐蝕形式）、應(yīng)力腐蝕、微動(dòng)腐蝕等均勻腐蝕點(diǎn)腐蝕電偶腐蝕縫隙腐蝕磨損腐蝕腐蝕疲勞醫(yī)用金屬材料人體環(huán)境可能發(fā)生的腐蝕形式：還有其他的腐蝕形式，如晶間腐蝕（不銹鋼最易發(fā)生的腐蝕形式29均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。大面積發(fā)生，以金屬離子形式進(jìn)入人體組織里的量還是相當(dāng)可觀，影響生物相容性，增加病人的痛苦甚至危及生命點(diǎn)腐蝕是一種腐蝕集中在金屬（合金)表面數(shù)十微米范圍內(nèi)且向縱深發(fā)展的腐蝕行式。形成條件：鈍化膜，特殊離子，電位差均勻腐蝕點(diǎn)腐蝕醫(yī)用金屬材料均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象30

縫隙腐蝕是指連接處出現(xiàn)狹窄的縫隙，電解質(zhì)溶液進(jìn)入，使縫內(nèi)金屬與縫外金屬構(gòu)成短路原電池，并且在縫內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈局部腐蝕。多零件植入裝置中，大約有50%遭受縫隙腐蝕電偶腐蝕是由于腐蝕電位不同，造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸處的局部腐蝕。在多個(gè)零件構(gòu)成的植入裝置中，選用的材料不同就容易產(chǎn)生電偶腐蝕。手術(shù)時(shí)也要注意電偶腐蝕縫隙腐蝕醫(yī)用金屬材料縫隙腐蝕是指連接處出現(xiàn)狹窄的縫隙，電解質(zhì)溶液進(jìn)入，使31

腐蝕疲勞是指金屬材料在交變應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的斷裂現(xiàn)象。腐蝕疲勞裂紋總是從植入器件表面發(fā)生，所以可以對(duì)植入器件噴丸處理提高疲勞壽命

磨損腐蝕是由于植入器件之間反復(fù)的相對(duì)的滑動(dòng)所造成的表面磨損與腐蝕環(huán)境的綜合作用結(jié)果。磨損腐蝕造成點(diǎn)蝕坑或顆粒形狀的斑疤磨損腐蝕腐蝕疲勞腐蝕疲勞是指金屬材料在交變應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生32要求有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和抗疲勞性能有極好的耐腐蝕性能,無(wú)磁性必須無(wú)毒、無(wú)致癌性與過(guò)敏反應(yīng)

具有良好的光潔度4123材料易于制造,價(jià)格適當(dāng)5醫(yī)用金屬材料要有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和抗疲勞性能有極好的耐腐蝕性能,無(wú)磁性33常見(jiàn)醫(yī)用金屬材料及特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）純鈦和鈦合金

不銹鋼

鈷基合金

形狀記憶合金

貴金屬

良好的穩(wěn)定性和加工性能。因其價(jià)格較貴,廣泛應(yīng)用受到限制較硬富有彈性,可起到矯形或支撐作用.其優(yōu)良的生物相容性、耐腐蝕、耐磨性、無(wú)毒無(wú)毒、質(zhì)輕、強(qiáng)度高、生物相容性好優(yōu)點(diǎn)良好的耐腐蝕性能和綜合力學(xué)性能,且加工工藝簡(jiǎn)便耐腐蝕和力學(xué)性能綜合衡量,它是最優(yōu)良的材料之一醫(yī)用金屬材料在諸多生物材料中,由于具有較高強(qiáng)度和韌性,適用于修復(fù)和置換人體硬組常見(jiàn)醫(yī)用金屬材料及特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）純鈦和不銹鋼鈷基形狀34醫(yī)用金屬材料該材料是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料，由于有較高的強(qiáng)度和韌性，已成為骨和牙齒等硬組織修復(fù)和替換、心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造的主要材料目前在臨床使用的醫(yī)用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金三大類(lèi)，另外還有記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮和鋯等醫(yī)用金屬材料該材料是臨床應(yīng)用最廣泛的35醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料：不銹鋼鈷（Co）基合金鈦（Ti）基合金形狀記憶合金貴金屬純金屬鉭純金屬鈮純金屬鉻醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料：36不銹鋼1926年，不銹鋼（18Cr-8Ni）作為第一種不銹鋼植入材料用于外科，替代了較易腐蝕的鋼，1943年，美國(guó)又推薦302型不銹鋼用于骨折固定，后來(lái)加入鉬的18-8sMo不銹鋼（316）的應(yīng)用，進(jìn)一步改善了材料的抗腐蝕性能。1950年，將不銹鋼中所含的碳量最大限度地降低至0.08%-0.03%，從而研制出具有較好抗腐蝕性能的316L不銹鋼（L代表低碳含量）不銹鋼1926年，不銹鋼（18Cr-8Ni37不銹鋼組成主要由鐵、鉻、鎳、鉬和錳等合金元素組成，鉻是不銹鋼具有抗蝕性能的主要因素，它起作用的含量應(yīng)超過(guò)11%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），鉻是一種活性元素，在不銹鋼表面很容易形成氧化鉻，具有優(yōu)異的抗腐蝕能力

奧氏體不銹鋼的組成（余額鐵%）類(lèi)型C/%Cr/%Ni/%Mn/%其他元素/%3010.1516-186-82.01.0Si3040.0717-198-112.07.0Si316，18-8sMo0.0716-1810-142.02-3Mo，1.0Si316L0.0316-1810-142.02-3Mo，0.75Si430F0.0816-181.0-1.51.51.0Si，0-6Mn不銹鋼組成主要由鐵、鉻、鎳、鉬和錳等合金元素組38不銹鋼種類(lèi)鐵素體不銹鋼：含鉻量從13%-30%，含碳量低于0.25%，一般用于耐腐蝕性高而強(qiáng)度較低的構(gòu)建，所以不適合作為生物材料應(yīng)用馬氏體不銹鋼：含鉻量為12%-15%，并加入0.15%-1.0%的碳，由于含碳量增加，可經(jīng)熱處理以提高其硬度和強(qiáng)度，但易引起晶間腐蝕，抗腐蝕性不如鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼，故作為

生物材料應(yīng)用受到一定限制奧氏體不銹鋼：是在鐵-鉻系統(tǒng)中再加入8%以上的鎳形成鐵-鉻-鎳三元合金，鎳的加入可以提高抗腐蝕性，常作為生物材料選用沉淀硬化不銹鋼：是含有多種元素（如鋁、銅、鈦、鉬等）的合金不銹鋼種類(lèi)鐵素體不銹鋼：含鉻量從13%-30%，含碳量低于039不銹鋼的應(yīng)用

醫(yī)用不銹鋼具有良好的生物相容性，力學(xué)性能較好，廣泛應(yīng)用于矯形外科、骨科和齒科的修復(fù)，如接骨板、骨螺釘、人工關(guān)節(jié)（髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)）、齒冠、齒科矯形等。醫(yī)用不銹鋼耐腐蝕性及強(qiáng)度都不如鈷基合金，在植入人體以后，由于腐蝕或磨損等原因造成表面的鈍化層或保護(hù)層發(fā)生破壞，其中金屬離子很容易富集于植入物附近的組織中，影響生物體的正常代謝。同時(shí)其密度和彈性與人體硬組織相差較大，長(zhǎng)期植入穩(wěn)定性不好。另外，鎳離子是一種潛在的致敏因子，鎳離子在生物體內(nèi)植入物附近的富集可能誘發(fā)毒性效應(yīng)，發(fā)生細(xì)胞破壞和發(fā)炎反應(yīng)，對(duì)生物體有致畸、致癌的危害性，西方許多國(guó)家針對(duì)鎳的危害早已制定和頒布相關(guān)文件和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)限制生物醫(yī)用金屬中的鎳含量基于上述原因，不銹鋼作為醫(yī)用材料應(yīng)用的比例呈下降趨勢(shì)不銹鋼的應(yīng)用醫(yī)用不銹鋼具有良好的生物40醫(yī)用材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用課件41鈷基合金由65%的鈷（Co）和35%的鉻（Cr）組成，在合金中加入其他不同的元素如碳、鉬、鎳、鎢、鐵性能不同，彈性模量不同，但都與316不銹鋼大致相同，是鈦的2倍。目前，Co-Cr-Mo合金已納入ISO5582/4標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)于1990年將其列入GB12417-90標(biāo)準(zhǔn)。含有較高的鉻和鉬，又稱(chēng)鈷鉻鉬合金，具有極為優(yōu)異的耐腐蝕性（比不銹鋼高40倍）和耐磨性，綜合力學(xué)性能和生物相容性良好，可通過(guò)精密鑄造成形狀復(fù)雜的精密修復(fù)體，有硬、中、軟三種類(lèi)型鈷基合金由65%的鈷（Co）和35%的鉻（C42鈷基合金鈷基合金生物相容性好，臨床長(zhǎng)期應(yīng)用無(wú)明顯不良副反應(yīng)，其物理和化學(xué)性能均能滿(mǎn)足醫(yī)學(xué)需要臨床上主要用于：人工關(guān)節(jié)（特別是人體中受載荷最大的髖關(guān)節(jié)）人工骨及骨科內(nèi)處固定器件的制造齒科修復(fù)中的義齒，各種鑄造冠、嵌體及固定橋的制造心血管外科及整形科等由于其價(jià)格較高，加工困難，應(yīng)用尚不普及鈷基合金中的Co、Ni等離子在體內(nèi)會(huì)溶出，引起皮膚過(guò)敏和毒性反應(yīng)，造成組織壞死和植入物的松動(dòng)

人造髖關(guān)節(jié)的頭桿部分。從股骨上端插進(jìn)金屬桿，桿頭有一個(gè)金屬頭，它嵌在粘于髖骨窩中的一個(gè)塑料臼中鈷基合金鈷基合金生物相容性好，臨床長(zhǎng)期應(yīng)用無(wú)明43鈦（Ti）基合金臨床應(yīng)用廣泛，其質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、力學(xué)性質(zhì)接近人骨、強(qiáng)度遠(yuǎn)低于純鈦，耐疲勞、耐蝕性均優(yōu)于不銹鋼和鈷基合金，且生物相容性和表面活性好，是較為理想的一種植入材料抗斷裂強(qiáng)度較低，耐磨性能不盡人意，加工困難。冶煉及成型工藝復(fù)雜，要求條件較高主要用于：修補(bǔ)顱骨，制成鈦網(wǎng)或鈦箔用于修復(fù)腦膜和腹膜、人工骨、關(guān)節(jié)、牙和矯形物、人工心臟瓣膜支架、人工心臟部件和腦止血夾、口腔頜面矯形頜修補(bǔ)、手術(shù)器械、醫(yī)療儀器頜人工假肢等鈦（Ti）基合金臨床應(yīng)用廣泛，其質(zhì)44髖關(guān)節(jié)鈦制金屬件（有上百種）股骨頭肱骨顱骨肘關(guān)節(jié)肩關(guān)節(jié)掌指關(guān)節(jié)頜骨心辨膜腎辨膜血管擴(kuò)張器夾板假體緊固螺釘膝關(guān)節(jié)髖關(guān)節(jié)鈦制金屬件（有上百種）股骨頭肱骨顱骨肘關(guān)節(jié)肩關(guān)節(jié)45研發(fā)現(xiàn)狀：據(jù)報(bào)道，世界上每年有近千噸醫(yī)用型鈦及鈦合金材料用于制造人體植入物，其中80%的是Ti-6Al-4V鈦合金

隨著醫(yī)用型Ti-6Al-4V鈦合金應(yīng)用發(fā)展，開(kāi)發(fā)出具有高斷裂韌性，低裂紋擴(kuò)展的低間隙元素型Ti-6Al-4VELI鈦合金

材料學(xué)界專(zhuān)家積極開(kāi)發(fā)無(wú)鋁、釩的新型鈦合金，如：Ti-13Nb-13Zr鈦合金（ASTMF1713-1996）、Ti-12Nb-6Zr-2Fe鈦合金（ASTMF1813-1996）、Ti-5Al-2.5Fe鈦合金、Ti-6Al-7Nb鈦合金

未證明Ti-6Al-4V鈦合金制品在人體中的危害作用，從綜合性能、良好的變形加工與價(jià)格定位上看，Ti-6Al-4V合金仍然是至今為止最理想的人體植入物金屬材料研發(fā)現(xiàn)狀：據(jù)報(bào)道，世界上每年有近千噸醫(yī)用型鈦及鈦46形狀記憶合金記憶合金是形狀記憶，形狀記憶合金（SMA）是指經(jīng)過(guò)一定塑性變形后，能在一定條件下自動(dòng)恢復(fù)其原始形狀的一種新型的功能材料目前已發(fā)現(xiàn)有20多種記憶合金，其中以鎳鈦合金在臨床上應(yīng)用最大形狀記憶合金記憶合金是形狀記憶，形狀記憶合金（S47形狀記憶合金形狀記憶合金可以分為三種:（1）單程記憶效應(yīng)形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復(fù)變形前的形狀，這種只在加熱過(guò)程中存在的形狀記憶現(xiàn)象稱(chēng)為單程記憶效應(yīng)。（2）雙程記憶效應(yīng)某些合金加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)又能恢復(fù)低溫相形狀，稱(chēng)為雙程記憶效應(yīng)。（3）全程記憶效應(yīng)加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?，稱(chēng)為全程記憶效應(yīng)。目前已開(kāi)發(fā)成功的形狀記憶合金有Ti-Ni基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金、鐵基形狀記憶合金等形狀記憶合金形狀記憶合金可以分為三種:48形狀記憶合金鎳鈦記憶合金具有優(yōu)異的生物相容性、較好的力學(xué)性能，具有抗蝕性、耐磨性，抗疲勞性高，彈性模量與人骨較相近，因此，鎳鈦記憶合金已成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中一種理想的生物材料醫(yī)用記憶合金應(yīng)用于臨床時(shí)，一般將臨界轉(zhuǎn)變溫度控制在體溫或室溫附近。臨界轉(zhuǎn)變溫度可以通過(guò)改變記憶合金的組分來(lái)調(diào)節(jié)（合金形變成為易于手術(shù)操作植入人體內(nèi)的形狀，以利于進(jìn)行植入手術(shù)，當(dāng)植入固定后，記憶合金在體內(nèi)逐漸到達(dá)臨界轉(zhuǎn)變溫度（37℃）時(shí)，合金就恢復(fù)到原來(lái)預(yù)先設(shè)計(jì)好的固定形狀，并體現(xiàn)出其功能）形狀記憶合金鎳鈦記憶合金具有優(yōu)異的生物相容性、49形狀記憶合金醫(yī)學(xué)應(yīng)用：Ti-Ni合金的生物相容性很好，利用其形狀記憶效應(yīng)和超彈性的醫(yī)學(xué)實(shí)例相當(dāng)多。如血栓過(guò)濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形絲、腦動(dòng)脈瘤夾、接骨板、髓內(nèi)針、人工關(guān)節(jié)、避孕器、心臟修補(bǔ)元件、人造腎臟用微型泵等形狀記憶合金醫(yī)學(xué)應(yīng)用：50形狀記憶合金由膽管癌、肝癌、胰腺癌及轉(zhuǎn)移癌等惡性腫瘤所致的惡性膽道梗阻，發(fā)病率較高，發(fā)現(xiàn)時(shí)常常已是晚期。將支架植入到狹窄或阻塞部位是目前治療膽道梗阻的較好方法，目前應(yīng)用最廣泛的膽道支架鈦和鎳形狀記憶合金制成的編織網(wǎng)狀，形狀為直圓柱和一端或兩端為喇叭口。膽道支架術(shù)治療惡性膽道梗阻,屬于微創(chuàng)治療，可重復(fù)，能有效地解除惡性膽道梗阻，其效果可與外科分流術(shù)相媲美膽道支架形狀記憶合金由膽管癌、肝癌、胰腺癌及轉(zhuǎn)移癌等惡性腫51形狀記憶合金

記憶合金在常溫下會(huì)恢復(fù)原記憶形狀，對(duì)骨折自動(dòng)抱合，無(wú)需螺釘、鋼絲等輔助材料，減少手術(shù)步驟及強(qiáng)度抓握式接骨板聚髕爪形狀記憶合金

記憶合金在常溫下會(huì)恢復(fù)原記憶形狀，52二、醫(yī)用陶瓷材料

由離子鍵或共價(jià)鍵結(jié)合、含有金屬與非金屬元素的復(fù)雜化合物和固溶體。具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性及物理、化學(xué)和力學(xué)性能表現(xiàn)為硬度高、熔點(diǎn)高、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性較低，是很好的絕緣材料缺點(diǎn)為韌性差，脆性極大，抵抗內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的能力很低，易發(fā)生脆性斷裂二、醫(yī)用陶瓷材料由離子鍵或共價(jià)鍵結(jié)合、含有金53醫(yī)用陶瓷材料生物醫(yī)用陶瓷材料的穩(wěn)定性和生物相容性非常好，與醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用高分子材料相比，具有優(yōu)良的耐高溫、抗氧化性和很高的機(jī)械強(qiáng)度等因工藝原因，材料中不可避免地存在氣孔和微小裂紋，使得材料的彈性模量高、脆性大、韌性低，容易發(fā)生斷裂根據(jù)植入生物體內(nèi)的反應(yīng)情況分為：惰性生物陶瓷、生物活性陶瓷、生物降解陶瓷、生物陶瓷復(fù)合材料醫(yī)用陶瓷材料生物醫(yī)用陶瓷材料的穩(wěn)定性和54惰性生物陶瓷

分子結(jié)合鍵較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，不易降解，植入體內(nèi)基本不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)氧化物陶瓷：如Al2O3、ZrO2、TiO2等及其復(fù)合材料主要制成人工關(guān)節(jié)、人工骨等缺點(diǎn)：與組織間的結(jié)合主要是組織長(zhǎng)入其粗糙不平的表面形成一種不緊密的機(jī)械嵌合，因而會(huì)產(chǎn)生微小的滑動(dòng)，引起植入體的磨損生物陶瓷聽(tīng)小骨置換假體（聽(tīng)小骨）

惰性生物陶瓷分子結(jié)合鍵較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，具55生物活性陶瓷

生物活性陶瓷指在生理環(huán)境中能與組織細(xì)胞界面形成化學(xué)鍵結(jié)合的陶瓷材料材料中含有能通過(guò)人體新陳代謝途徑置換的鈣、磷等元素，或含有能與人體組織發(fā)生鍵合的羥基，可以與人體組織發(fā)生鍵合，從而形成骨性界面的結(jié)合具有骨引導(dǎo)作用，可促進(jìn)骨缺損的修復(fù)和重建包括：羥基磷灰石陶瓷、磷酸三鈣陶瓷、生物活性玻璃陶瓷（P2O5系）等生物活性陶瓷生物活性陶瓷指在生理環(huán)境中56羥基磷灰石

羥基磷灰石(Hydroxyapatite,HAP)是自然骨無(wú)機(jī)質(zhì)（高達(dá)50%的骨骼、牙齒中高達(dá)97%）的主要成分，具有良好的生物相容性和生物活性，引導(dǎo)骨的生長(zhǎng)。其表面具有極性機(jī)體組織，有較強(qiáng)的親和力，與骨組織形成牢固的骨性結(jié)合，是公認(rèn)的性能良好的骨修復(fù)替代材料其生物相容性良好，無(wú)毒、無(wú)致畸、致敏及致癌等副作用目前廣泛應(yīng)用于齒科、顱頜面外科或骨缺損修復(fù)羥基磷灰石羥基磷灰石(Hydroxyapa57羥基磷灰石缺點(diǎn)：1.不易塑形由于脆性高，可塑性差，不易塑造成復(fù)雜的形狀，有時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足臨床的要求2.強(qiáng)度不足、易碎迄今為止，塊狀HA只能用于修復(fù)不直接受力的局部顱骨及下頜骨缺損3.生物降解性較差不能誘導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成骨母細(xì)胞，進(jìn)而增加成骨量，因此材料與骨結(jié)合強(qiáng)度便不能進(jìn)一步提高，且HA生物降解性較差，骨組織只能長(zhǎng)入HAP微粒間隙而不能最終取代它，當(dāng)達(dá)到一個(gè)骨組織量和HAP比例相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)后，骨組織便不再長(zhǎng)入，這在一定程度上限制了兩者界面之間的化學(xué)性結(jié)合作用4.特定形狀的大塊HAP制作成本高，不易推廣羥基磷灰石缺點(diǎn)：58羥基磷灰石羥基磷灰石涂層髖關(guān)節(jié)

珊瑚羥基磷灰石義眼臺(tái)

羥基磷灰石鈦基牙種植體

羥基磷灰石交叉韌帶直接固定可吸收螺釘

羥基磷灰石羥珊瑚羥基磷灰石義眼臺(tái)羥基磷灰石鈦基牙種植體羥59羥基磷灰石

納米HAP陶瓷克服了材料的脆性，提高了強(qiáng)度與韌性，在一定程度上模仿了骨的超微結(jié)構(gòu)，而且還具有抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的作用納米人工骨是國(guó)家“８６３”“９７３”支持的攻關(guān)項(xiàng)目，它與原有傳統(tǒng)人工骨材料的最大區(qū)別在于，修復(fù)后的骨頭和人體骨完全一樣，不會(huì)在體內(nèi)留下植入物。它仿照人類(lèi)的骨頭生成的機(jī)理，采用自組裝方法制備納米晶羥基磷灰石或膠原復(fù)合的生物硬組織修復(fù)材料，使復(fù)合材料具有納米級(jí)別的天然骨分級(jí)結(jié)構(gòu)和天然骨的多孔結(jié)構(gòu)納米人工骨顆粒

羥基磷灰石納米HAP陶瓷60生物活性玻璃概念：生物活性玻璃（bioactiveglass，BG）指含有硅、鈉、鈣、磷四種元素氧化物的無(wú)機(jī)活性材料，它能引導(dǎo)骨生長(zhǎng)，并能與周?chē)墓墙M織形成良好的鍵合作用組成：一般為Ca-SiO2-P2O5系統(tǒng)，部分含有MgO、K2O、Na2O、Al2O3、TiO2等是一種新型人工合成的骨替代材料生物活性玻璃修復(fù)材料

生物活性玻璃概念：生物活性玻璃（bioactivegla61生物活性玻璃特點(diǎn)：與HAP比較①通過(guò)調(diào)整其組成、結(jié)構(gòu)和相的成分，使材料獲得新的性能（生物活性、可降解性、自凝固性、可切削性等）②化學(xué)穩(wěn)定性好，可長(zhǎng)期發(fā)揮功能③機(jī)械強(qiáng)度高，微晶化處理后，比母體玻璃強(qiáng)度提高數(shù)倍或數(shù)十倍④含適量玻璃相，易加工成各種形態(tài)的醫(yī)療器件，滿(mǎn)足臨床需要⑤制造工藝成熟，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，易于批量生產(chǎn)突出特點(diǎn)是具有成骨迅速，不僅可以和骨組織結(jié)合，還可以和軟組織結(jié)合

生物活性玻璃特點(diǎn)：與HAP比較突出特點(diǎn)是具有成骨62生物活性玻璃優(yōu)點(diǎn):1.高度生物相容性、良好的止血效果及抗菌潛力2.骨形成迅速3.與骨和軟組織有良好的結(jié)合性4.具有降解性。顆?？杀晃?，最終形成骨樣結(jié)構(gòu)而不是異種材料的復(fù)合骨不足:最大的問(wèn)題是其易脆性和高度的可溶性，這就影響了它的機(jī)械性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性廣泛應(yīng)用于口腔種植與骨修補(bǔ)領(lǐng)域生物活性玻璃優(yōu)點(diǎn):廣泛應(yīng)用于口腔種植與骨修補(bǔ)領(lǐng)域63生物降解陶瓷

指那些被植入體內(nèi)之后，能夠不斷發(fā)生分解，形成的分解產(chǎn)物又可參與機(jī)體的新陳代謝，最終被機(jī)體組織吸收或排出體外的一類(lèi)生物陶瓷材料具有良好的生物相容性和生物降解性，并可誘導(dǎo)機(jī)體骨組織的生長(zhǎng)當(dāng)生物降解陶瓷材料植入人體后，降解的鈣、磷能夠進(jìn)入機(jī)體血液循環(huán)形成新生骨，隨后種植材料可被新生的骨組織所替代主要包括：磷酸三鈣（TCP，有α-TCP、β-TCP）、羥基磷灰石及其混合物降解速率：α-TCP>β-TCP>HAP生物降解陶瓷指那些被植入體內(nèi)之后，能夠不斷發(fā)生64生物降解陶瓷例：β-磷酸三鈣生物陶瓷在體內(nèi)能被完全生物降解吸收。它主要通過(guò)以下二種方式降解：1）體液溶解，2）細(xì)胞吞噬消化。陶瓷降解后釋放的鈣和磷，能直接參與新骨礦化，或進(jìn)入體內(nèi)的鈣磷庫(kù)被利用，或排出體外實(shí)驗(yàn)組術(shù)后12周有島狀軟骨修復(fù)，材料孔隙完全被軟骨組織填充，伴有明顯材料降解（圖9-a和9-b）；20周完全被新生的軟骨覆蓋（圖9-c和9-d）。但是對(duì)照組20周仍未有軟骨修復(fù)（圖9-e和9-f）。生物降解陶瓷例：β-磷酸三鈣生物陶瓷在體內(nèi)能被完全生物降解吸65生物陶瓷復(fù)合材料

該類(lèi)材料兼有兩種或以上單組分材料的特性，具有可調(diào)節(jié)性，通過(guò)選擇合適的復(fù)合組分或結(jié)構(gòu)，提高復(fù)合材料性能（降解性能、組織親和力、生物相容性、力學(xué)性能等）包括：金屬/磷酸鈣復(fù)合生物材料、有機(jī)/磷酸鈣復(fù)合生物材料、有機(jī)/活性玻璃復(fù)合生物材料等生物陶瓷復(fù)合材料該類(lèi)材料兼有兩種或以上單組分66金屬/磷酸鈣復(fù)合生物材料

通過(guò)物理或化學(xué)方法，在金屬材料表面形成一層磷酸鈣鹽，大大改善金屬材料的生物相容性，并與周?chē)墓墙M織形成良好的骨性結(jié)合，而且又保持了基體金屬材料的強(qiáng)度和韌性，克服了羥基磷灰石生物陶瓷的脆性，同時(shí)阻止了金屬離子向周?chē)M織的釋放羥基磷灰石涂層髖關(guān)節(jié)

金屬/磷酸鈣復(fù)合生物材料通過(guò)物理或化學(xué)方法，67有機(jī)/磷酸鈣復(fù)合生物材料

結(jié)合有機(jī)組分的韌性和無(wú)機(jī)組分的剛性，同時(shí)充分利用無(wú)機(jī)組分和部分有機(jī)組分的生物活性和降解性能，形成了具有綜合使用性能的骨修補(bǔ)復(fù)合材料，用于修復(fù)和重建人體的硬組織例：合成高分子材料與磷酸鈣復(fù)合（L-乳酸和脂肪族聚酯共聚物與TCP）天然生物材料與磷酸鈣復(fù)合（納米HAP/膠原纖維）

有機(jī)/磷酸鈣復(fù)合生物材料結(jié)合有機(jī)組分的韌性和68有機(jī)/活性玻璃復(fù)合生物材料生物活性玻璃最大的問(wèn)題是其易脆性和高度的可溶性，這就影響了它的機(jī)械性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性與可降解高分子材料進(jìn)行復(fù)合，制成具有三維結(jié)構(gòu)的骨架材料。使材料整體降解速率下降，同時(shí)減緩了材料的機(jī)械強(qiáng)度隨降解過(guò)程的衰減例：生物活性玻璃與聚乳酸和聚乙醇酸共聚物復(fù)合骨架材料有機(jī)/活性玻璃復(fù)合生物材料生物活性玻璃最大的問(wèn)69樹(shù)脂繃帶樹(shù)脂繃帶是采用聚己內(nèi)酯樹(shù)脂為主要原料而制成的一種網(wǎng)狀熱敏樹(shù)脂繃帶應(yīng)用范圍：適用于身體各部位的骨折、矯形手術(shù)的外固定；也可用于制作托板、假肢輔助工具以及各種支撐工具的輔助物樹(shù)脂繃帶樹(shù)脂繃帶是采用聚己內(nèi)酯樹(shù)脂為主要原料而制70樹(shù)脂繃帶特點(diǎn):①重量輕，僅為石膏繃帶的1/3②強(qiáng)度高，抗沖強(qiáng)度是石膏繃帶的20倍③透氣性好，有利于皮膚代謝④X光透視性好，透視攝片圖象清晰⑤不怕水，易清洗及護(hù)理⑥在50-60℃熱水處理可使得繃帶恢復(fù)原狀，反復(fù)塑型、重復(fù)使用⑦無(wú)過(guò)敏反應(yīng)⑧容易剪切，容易拆除樹(shù)脂繃帶特點(diǎn):71軟組織替代與植入軟組織植入體與其他相關(guān)工程學(xué)的應(yīng)用一樣，在體內(nèi)的行為由所用的材料與植入體裝置的設(shè)計(jì)共同決定軟組織植入體的成功應(yīng)用主要依賴(lài)于人工合成高分子聚合物的發(fā)展要求：盡量具有與人體軟組織相同的物理性能植入后性能不隨時(shí)間而改變不引起不良的組織反應(yīng)無(wú)毒、無(wú)過(guò)敏反應(yīng)、無(wú)免疫性、無(wú)致癌作用易于進(jìn)行殺菌處理制造成本較低軟組織替代與植入軟組織植入體與其他72三、生物材料生物醫(yī)學(xué)材料研究的最終目的是研制人工器官和醫(yī)療器械應(yīng)用于臨床，替代和修復(fù)人體受損的組織器官，并實(shí)現(xiàn)其生理功能人體器官指能代替人體器官結(jié)構(gòu)和功能的人工裝置，并發(fā)揮生理功能細(xì)胞支架是為細(xì)胞增殖提供三維空間和新陳代謝的環(huán)境，并可決定新生組織器官的形狀和大小三、生物材料生物醫(yī)學(xué)材料研究的最終目73人工心臟廣義：指人造血泵及各種心臟輔助裝置，不論其功能大小或植入的解剖部位，也不論體內(nèi)或體外，凡能替代心臟的部分功能都包括在內(nèi)狹義：指心臟全部摘除后，能夠替代心臟的全部功能，即原位植入胸腔的人造血泵以聚氨酯為主以高分子聚氨酯為主起搏器

人工心臟廣義：指人造血泵及各種心臟輔助裝置，不論其功能以聚氨74人工血管目前應(yīng)用廣泛的人工血管主要由高分子材料制成，常用的有滌綸和膨化聚四氟乙烯，對(duì)于重建大、中動(dòng)脈效果較好問(wèn)題：移植后不能形成富含有內(nèi)皮細(xì)胞的新生血管內(nèi)皮層（內(nèi)皮層在凝血系統(tǒng)和纖溶系統(tǒng)中起重要作用）展望：利用血管組織工程構(gòu)建人工血管。其基本構(gòu)件由血管支架和種子細(xì)胞組成支架材料：天然高分子材料有膠原蛋白、多聚氨基酸、多肽、透明質(zhì)酸及其復(fù)合物合成高分子材料有聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物種子細(xì)胞：血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞人工血管目前應(yīng)用廣泛的人工血管主要由75人工角膜角膜移植—同種異體角膜；人工角膜同種異體角膜：效果好，來(lái)源少人工角膜：來(lái)源廣，由光柱和支架兩部分光柱：構(gòu)成了光學(xué)透明的中心。材料主要有甲基丙烯酸甲酯、硅橡膠、聚乙烯醇共聚體水凝膠等支架：多孔聚四氟乙烯、氟碳化合物、碳纖維、滌綸等同種異體角膜來(lái)源有限，人工角膜應(yīng)用并發(fā)癥不斷出現(xiàn)，從而限制使用，組織工程角膜孕育而生（角膜細(xì)胞與生物材料支架構(gòu)成），目前處于動(dòng)物試驗(yàn)階段人工角膜角膜移植—同種異體角膜；人工角膜76人工晶狀體

人工晶狀體是指人工合成材料制成的一種特殊透鏡，它的成分包括硅膠、聚甲醛丙烯酸甲酯、水凝膠等一、人工晶狀體光學(xué)部材料1.聚甲基丙烯酸甲酯：性能穩(wěn)定，有較高的抗老化和抗環(huán)境變化，抗酸、堿、鹽和有機(jī)溶劑2.硅凝膠：是軟性人工晶狀體的主要材料之一，在臨床上得到廣泛的應(yīng)用。其主要成分是二甲基乙烯基硅氧基聚甲基硅氧烷，簡(jiǎn)稱(chēng)甲基乙烯基硅酮，即硅凝膠人工晶狀體人工晶狀體是指人工合成材料制成的一種特殊透77人工晶狀體3.親水性丙烯酸酯：即聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯，具有網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，由于有羥基，具有吸水性。既具有良好的機(jī)械性能和光學(xué)性能，又有良好的彈性和親水性，柔軟、折疊時(shí)不易產(chǎn)生劃痕4.疏水性丙烯酸酯：Acrylic是由苯乙基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙基丙烯酸酯（HEMA）及其他交聯(lián)體聚合而成的一類(lèi)多聚物，可簡(jiǎn)稱(chēng)為丙烯酸酯。有極好的穩(wěn)定性和生物性相容性，無(wú)毒性，植入眼內(nèi)安全人工晶狀體3.親水性丙烯酸酯：即聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯，具78人工晶狀體5.記憶性材料（Memorymaterials）：記憶材料為甲基丙烯酸甲酯、羥乙基甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸酯羥基苯酚及乙烯乙二醇二丙烯酸酯交聯(lián)聚合而成的三維共價(jià)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)小切口植入眼內(nèi)，經(jīng)體溫加熱，憑“記憶”緩慢恢復(fù)致原來(lái)形態(tài)。記憶材料為親水性材料人工晶狀體5.記憶性材料（Memorymaterials）79牙科材料種類(lèi)繁多，根據(jù)用途可分為：填充材料、印模材料、模型材料、義齒材料黏結(jié)材料、修復(fù)材料、襯層材料、包埋材料等牙科材料種類(lèi)繁多，根據(jù)用途可分80牙科材料

常用牙科材料用途功能生物醫(yī)用材料下頜牙、牙槽骨修補(bǔ)或重建生物陶瓷、磷酸三鈣、羥基磷灰石、生物玻璃人工牙根種植假牙鈦合金、鈦表面噴涂羥基磷灰石鑲牙材料聚甲基丙烯酸甲酯自凝塑膠、陶瓷金屬烤瓷、黃金、不銹鋼牙托固定假牙聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹(shù)脂硅橡膠、丙烯酸酯共聚物填充材料填充齲齒裂溝聚甲基丙烯酸甲酯自凝塑膠、丙烯酸系復(fù)合樹(shù)脂、銀汞合金、牙水泥防齲齒酸涂料牙齒保護(hù)涂層紫外光固化丙烯酸酯類(lèi)涂料齒科矯形不銹鋼絲、鎳鈦記憶合金牙科材料81組織工程概念：是運(yùn)用工程科學(xué)和生命科學(xué)的原理和方法，研究和開(kāi)發(fā)生物替代物，進(jìn)而恢復(fù)、維持和改進(jìn)人體組織功能的一門(mén)新興學(xué)科實(shí)質(zhì)：是研究開(kāi)發(fā)具有生理功能的組織器官，然后植入機(jī)體作為修復(fù)、維持或改善受損組織器官的替代物組織工程概念：是運(yùn)用工程科學(xué)和生命科學(xué)的原理和方法，研究和開(kāi)82組織工程基本方法：將正常組織細(xì)胞擴(kuò)增后在體外培養(yǎng)，隨后吸附于一種生物相容性良好、可生物降解吸收的生物材料上，形成具有三維空間結(jié)構(gòu)的復(fù)合體，然后將細(xì)胞-生物材料復(fù)合體植入體內(nèi)受損的部位，細(xì)胞在生物材料逐漸被機(jī)體降解吸收的過(guò)程中仍然繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖，形成新的具有相應(yīng)形態(tài)和功能的組織器官，達(dá)到修復(fù)創(chuàng)傷和重建的目的組織工程基本方法：將正常組織細(xì)胞擴(kuò)增后在體外培養(yǎng)，隨后吸附于83組織工程

美國(guó)生物學(xué)家諾貝爾獎(jiǎng)獲得者吉爾伯特認(rèn)為：“用不了五十年，人類(lèi)將能夠培育出人體的所有器官。”世界器官移植大會(huì)提出，克隆人類(lèi)早期胚胎，比基因工程更方便，今后在人剛降生時(shí)，取其臍帶血和胚胎血，冷凍起來(lái)，必要時(shí)從中提取細(xì)胞，克隆出早期胚胎，再?gòu)呐咛ブ刑崛∥赐耆l(fā)育的干細(xì)胞，進(jìn)而培養(yǎng)出他本人所需要的組織或器官，用來(lái)替換本人已衰老或廢用的臟器用來(lái)治療本人的某些疾病。用相同的方法亦可克隆出成人的組織或器官組織工程美國(guó)生物學(xué)家諾貝爾獎(jiǎng)獲得者吉爾伯特認(rèn)為：84組織工程

我國(guó)組織工程的研究已經(jīng)受到國(guó)家科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)等部門(mén)的高度重視，科技部已經(jīng)將組織工程研究列為國(guó)家重大基礎(chǔ)項(xiàng)目(973)上海第九人民醫(yī)院曹誼林教授成功地在裸鼠體內(nèi)培育出人耳廓樣軟骨，在國(guó)際上引起了強(qiáng)烈反響組織工程我國(guó)組織工程的研究已經(jīng)受到國(guó)家科技部、國(guó)家自85組織工程關(guān)鍵點(diǎn)：構(gòu)建細(xì)胞與細(xì)胞支架結(jié)合的復(fù)合體

種子細(xì)胞、生物材料所構(gòu)成的細(xì)胞支架及組織器官的形成和再生是組織工程的三大要素，它們相互配合，缺一不可核心內(nèi)容：合適的種子細(xì)胞來(lái)源可供細(xì)胞貼附生長(zhǎng)的生物支架用于促進(jìn)組織再生的生長(zhǎng)因子組織的相容性組織工程關(guān)鍵點(diǎn)：構(gòu)建細(xì)胞與細(xì)胞支架結(jié)合的復(fù)合體86組織工程支架材料：天然無(wú)機(jī)材料—羥基磷灰石、珊瑚、磷酸鈣等天然高分子材料—膠原蛋白、明膠、瓊脂、殼聚糖、透明質(zhì)酸等合成高分子材料—脂肪族聚酯、聚酸酐、聚原酸酯等目前應(yīng)用最多的是合成高分子材料是脂肪族聚酯類(lèi)，主要有聚羥基乙酸、聚乳酸、聚己內(nèi)酯以及它們之間的共聚物組織工程支架材料：87組織工程目前組織工程的研究主要集中在人工軟骨、瓣膜、肌腱、血管、皮膚等組織器官組織工程在未來(lái)發(fā)展前景良好人工軟骨人工皮膚小鼠背上的人耳形狀軟骨組織工程目前組織工程的研究主要集中在人88醫(yī)用材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用張洪

武漢大學(xué)人民醫(yī)院藥學(xué)部醫(yī)用材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用張洪武漢大學(xué)人民醫(yī)院藥學(xué)部89個(gè)人介紹張洪武漢大學(xué)人民醫(yī)院藥品試劑科主任碩士研究生導(dǎo)師研究方向:藥物新劑型個(gè)人介紹張洪90生物材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用生物材料：指生物體材料和各種醫(yī)用、特別是對(duì)生物體進(jìn)行診斷、治療、置換和增進(jìn)某受損組織和器官的功能性材料。其作用藥物不可替代包括：生物體材料（biologicalmaterial）生物醫(yī)用材料（biomedicalmaterial）生物材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用生物材料：指生物體材料和各種醫(yī)用、特別91生物體材料一般都是具體組成某種細(xì)胞的成分，如纖維蛋白、膠原蛋白、磷脂和糖蛋白等

生物材料學(xué)是研究用于修復(fù)人體缺陷的各類(lèi)材料的基本結(jié)構(gòu)、基本特性、生物性能和人體組織及器官對(duì)材料的反應(yīng)，從基本原理上探索生物材料與細(xì)胞間的相互作用，研究材料過(guò)程-材料結(jié)構(gòu)-材料性能之間的關(guān)系生物體材料一般都是具體組成某種細(xì)胞的成分，如纖維蛋白92

生物醫(yī)學(xué)材料指的是一類(lèi)具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷、治療疾患，而對(duì)人體組織不會(huì)產(chǎn)生不良影響的材料?，F(xiàn)在各種合成和天然高分子材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各種復(fù)合材料，其制成產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于臨床和科研

即與醫(yī)學(xué)診斷、治療有關(guān)的一類(lèi)功能性材料生物醫(yī)學(xué)材料指的是一類(lèi)具有特殊性能、特種功能，用于人93

隨著科技發(fā)展，高分子材料在各行各業(yè)的應(yīng)用日漸廣泛，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也不例外。醫(yī)用材料包括:高分子材料:聚乙烯、聚丙烯等金屬材料：不銹鋼、鈦合金等陶瓷材料：氧化鋁、氧化鈦等復(fù)合材料：金屬-陶瓷復(fù)合材料等生物衍生材料：活性生物組織等隨著科技發(fā)展，高分子材料在各行各業(yè)的應(yīng)用94生物醫(yī)用高分子材料:是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛、

用量最大的材料。既來(lái)源于天然，又可以人工合成。

分為非降解型和可降解型兩類(lèi)

非降解型：要求在生物環(huán)境中能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，不發(fā)生降解、

交聯(lián)或物理磨損等，并具良好的物理機(jī)械性能。

包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅

氧烷、聚甲醛等。主要用于人工臟器、骨和牙齒、肌

腱和韌帶、血管、皮膚等組織及器官的修復(fù)和構(gòu)造

可降解型：主要包括膠原、甲殼素、纖維素、氨基酸、聚乳酸、

聚乙醇酸等。主要用于組織工程支架材料和藥物緩釋

系統(tǒng)生物醫(yī)用高分子材料:是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛、95生物醫(yī)用金屬材料：用于生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金，又稱(chēng)

外科用金屬材料，是一類(lèi)惰性材料。具有高機(jī)械強(qiáng)度和

抗疲勞性能，是目前臨床應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)材料，其應(yīng)

用范圍涉及硬組織、軟組織、人工器官、外科輔助器材

等

問(wèn)題：由于生理環(huán)境的腐蝕，會(huì)造成金屬離子向周?chē)M織擴(kuò)散

及植入材料自身性質(zhì)的蛻變，前者可能導(dǎo)致毒副作用，

后者導(dǎo)致植入失敗

常用材料：不銹鋼、鈦合金、鈷合金、鉭、鈮、鋯等生物醫(yī)用金屬材料：用于生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金，又稱(chēng)

96生物醫(yī)用陶瓷材料：此類(lèi)材料性能穩(wěn)定，具良好的生物相容性，

能耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性和很高的機(jī)械強(qiáng)度。主要

用于骨和牙齒、承重關(guān)節(jié)等硬組織的修復(fù)和替換，生物

碳可以用作血液接觸材料，如人工心臟瓣膜等

問(wèn)題：脆性大、韌性低

常用材料：氧化鋁、氧化鈦、生物碳、生物玻璃、羥基磷灰石、

磷酸鈣陶瓷等生物醫(yī)用陶瓷材料：此類(lèi)材料性能穩(wěn)定，具良好的生物相容性，

97復(fù)合生物材料：由基體材料與增強(qiáng)材料或功能材料組成，它們之

間相互配合或組合，形成大量性質(zhì)各異的復(fù)合生物材料。

復(fù)合材料的某些性能比各組成相的性能有較大程度的提

高，主要用于制成人工器官、修復(fù)或替換人體組織、器

官，增進(jìn)或替代其功能

常用基體材料：醫(yī)用高分子材料、醫(yī)用碳素材料、生物玻璃、玻

璃陶瓷、醫(yī)用不銹鋼、鈷基合金等

常用增強(qiáng)材料：碳纖維、不銹鋼或鈷基合金、生物玻璃陶瓷等復(fù)合生物材料：由基體材料與增強(qiáng)材料或功能材料組成，它們之

98生物衍生材料：是天然生物組織經(jīng)過(guò)特殊處理而

形成的醫(yī)用材料，可取自同種或異種動(dòng)物

體的組織細(xì)胞，可作為修復(fù)和替代材料

主要用于人工心臟瓣膜、血管修復(fù)、人工皮

膚、骨修復(fù)、鼻軟骨種植體等生物衍生材料：是天然生物組織經(jīng)過(guò)特殊處理而

形成99問(wèn)題：

1.材料本身性質(zhì)

化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能

2.與身體融合程度

生物相容性

3.其他

手術(shù)技術(shù)、患者健康狀況等問(wèn)題：

1.材料本身性質(zhì)

100生物醫(yī)用材料必須滿(mǎn)足以下的基本要求：

（1）與組織短期接觸無(wú)急性毒性、無(wú)致敏作用、無(wú)致炎作用、無(wú)致癌作用和其他不良反應(yīng)

（2）具有良好的耐腐蝕性能以及相應(yīng)的生物力學(xué)性能和良好的加工性能

（3）對(duì)于體內(nèi)使用的醫(yī)用材料，除了必須滿(mǎn)足以上的基本要求外，還必須具有良好的組織相容性、血液適應(yīng)性和適宜的耐生物降解性生物醫(yī)用材料必須滿(mǎn)足以下的基本要求：

（1）與組織短期101生物材料的性能

生物功能性

生物相容性

生物材料的性能

生物功能性

生物相容性

102生物功能性

指生物材料具備或完成某種生物功能時(shí)應(yīng)該具有的一系列性能根據(jù)用途主要分為:①承受或傳遞負(fù)載功能。如人造骨骼、關(guān)節(jié)和牙等，占主導(dǎo)地位②控制血液或體液流動(dòng)功能。如人工瓣膜、血管等③電、光、聲傳導(dǎo)功能。如心臟起博器、人工晶狀體、耳蝸等④填充功能。如整容手術(shù)用填充體等生物功能性指生物材料具備或完成某種生物功能時(shí)應(yīng)該具103生物相容性

生物相容性(biocompatibility)指生物材料與生物體間的相互作用結(jié)果以及生物體對(duì)這種結(jié)果的忍受程度

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出，生物相容性指生命組織對(duì)非活材料產(chǎn)生合乎要求反應(yīng)的一種性能

藥用高分子材料因伴隨藥物進(jìn)入體內(nèi)，有些暫停留于體內(nèi)，有些則在體內(nèi)降解、吸收，因此藥用高分子材料生物相容性要求更加苛刻生物相容性生物相容性(biocompa104包括：血液相容性有無(wú)溶血、凝血、破壞血液成分等組織相容性能否對(duì)周?chē)M織產(chǎn)生毒性、致畸、癌變等力學(xué)相容性植入材料的強(qiáng)度、硬度與組織的適應(yīng)性等生物相容性包括：生物相容性105生物相容性評(píng)價(jià)體系國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)—ISO10093題目“醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)”，共12部分我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—GB/T16886題目“醫(yī)療器械生物相容性評(píng)價(jià)體系”，共16項(xiàng)生物相容性生物相容性評(píng)價(jià)體系生物相容性106生物體對(duì)生物材料的響應(yīng)－宿主反應(yīng)（1）生物學(xué)反應(yīng)A:血液反應(yīng)1、血小板血栓2、凝血系統(tǒng)激活3、纖溶系統(tǒng)激活4、溶血反應(yīng)5、白細(xì)胞反應(yīng)6、細(xì)胞因子反應(yīng)7、蛋白粘附B:免疫反應(yīng)1、補(bǔ)體激活2、體液免疫反應(yīng)（抗原－抗體反應(yīng)）3、細(xì)胞免疫反C:組織反應(yīng)1、炎癥反應(yīng)；2、細(xì)胞粘附3、細(xì)胞增殖（異常分化）4、形成蘘膜

5、細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)變生物體對(duì)生物材料的響應(yīng)－宿主反應(yīng)（1）生物學(xué)反應(yīng)A:血107（2）生物體對(duì)生物反應(yīng)的變化1.急性全身反應(yīng)過(guò)敏、毒性、溶血、發(fā)熱、神經(jīng)麻痹等2.慢性全身反應(yīng)毒性、致畸、免疫、功能障礙等3.急性局部反應(yīng)炎癥、血栓、壞死、排異等4.慢性局部反應(yīng)致癌、鈣化、炎癥、潰瘍等（2）生物體對(duì)生物反應(yīng)的變化1.急性全身反應(yīng)108材料在生物體內(nèi)的響應(yīng)－材料反應(yīng)材料反應(yīng)，其結(jié)果可導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)破壞和性質(zhì)改變而喪失其功能?？煞譃槿缦氯齻€(gè)方面：金屬腐蝕聚合物降解磨損材料在生物體內(nèi)的響應(yīng)－材料反應(yīng)材料反應(yīng)109金屬腐蝕

生物體內(nèi)的腐蝕性環(huán)境：（1）含鹽的溶液是極好的電解質(zhì)，促進(jìn)了電化學(xué)腐蝕和水解；（2）組織中存在具有催化或迅速破壞外來(lái)成分能力的多種分子和細(xì)胞，對(duì)生物金屬材料產(chǎn)生腐蝕金屬腐蝕生物體內(nèi)的腐蝕性環(huán)境：（1）含110金屬腐蝕

對(duì)于生物材料而言多為局部腐蝕，具體包括應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕等，導(dǎo)致生物材料整體破壞雖然金屬材料在生物體內(nèi)保持惰性狀態(tài)，但仍然可能會(huì)有物質(zhì)溶入生物組織中，并對(duì)生物體組織產(chǎn)生毒性反應(yīng)，造成組織的損害金屬腐蝕對(duì)于生物材料而言多為局部腐蝕，具體包111聚合物降解聚合物在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于受到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水蒸氣、酸堿及微生物等因素作用，逐漸失去彈性，出現(xiàn)裂紋，變硬、變脆或變軟、發(fā)粘、變色等，從而使它的物理機(jī)械性能越來(lái)越差的現(xiàn)象聚合物降解聚合物在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由112聚合物降解聚合物老化易形成碎片、顆粒、小分子量單體物質(zhì)，因此使用它時(shí)必須謹(jǐn)慎，對(duì)耐久性器件，必須保持一定強(qiáng)度和其它機(jī)械性能，老化產(chǎn)物不能對(duì)周?chē)M織有毒害作用例如，醫(yī)用縫合線降解時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，如果量少，很容易被人體中的化學(xué)物質(zhì)中和，如果老化產(chǎn)物較大，則會(huì)對(duì)周?chē)M織產(chǎn)生損害聚合物降解聚合物老化易形成碎片、顆粒、小分子量113磨損人工關(guān)節(jié)常用材料為T(mén)i6Al4V，由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人體后，磨損造成在關(guān)節(jié)周?chē)M織形成黑褐色稠物，從而引起疼痛。鈦合金人工全髖關(guān)節(jié)平均壽命一般都低于10年目前，大量的人工髖關(guān)節(jié)是由堅(jiān)硬的金屬或陶瓷的股骨頭與超高分子聚乙烯的髖臼杯組合成，然而它的壽命也不超過(guò)25年。長(zhǎng)期隨訪資料顯示，假體失敗的主要原因是超高分子聚乙烯磨損顆粒所造成的界面骨溶解，從而導(dǎo)致假體松動(dòng)。這種磨損顆粒所導(dǎo)致的異物－巨細(xì)胞反應(yīng)，又稱(chēng)顆粒病，是晚期失敗的最主要原因磨損人工關(guān)節(jié)常用材料為T(mén)i6Al4V，由于114一、醫(yī)用金屬材料在生物醫(yī)學(xué)材料中，金屬材料應(yīng)用最早，已有數(shù)百年的歷史。唐代就用銀汞合金（主要成份：汞、銀、銅、錫、鋅）來(lái)補(bǔ)牙醫(yī)用金屬材料是指一類(lèi)用作生物材料的金屬（一般不用純金屬）或合金，又稱(chēng)外科用金屬材料。它是一類(lèi)生物惰性材料合金是由一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或金屬跟非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)一、醫(yī)用金屬材料在生物醫(yī)學(xué)材料中，金115人體環(huán)境特點(diǎn)體液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1%的NaCl、少量其它鹽類(lèi)及有機(jī)化合物的充氣溶液。有人說(shuō)人體與溫暖的海水相似在人體的不同部位，甚至同一部位不同時(shí)刻，人體組織內(nèi)體液的成分不一樣電化學(xué)腐蝕的基本規(guī)律對(duì)人體環(huán)境中的植入材料的腐蝕完全適用人體體液環(huán)境

由體液構(gòu)成

多種多樣的

電解質(zhì)溶液人體環(huán)境特點(diǎn)體液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1%的NaCl、少在人體的不同116還有其他的腐蝕形式，如晶間腐蝕（不銹鋼最易發(fā)生的腐蝕形式）、應(yīng)力腐蝕、微動(dòng)腐蝕等均勻腐蝕點(diǎn)腐蝕電偶腐蝕縫隙腐蝕磨損腐蝕腐蝕疲勞醫(yī)用金屬材料人體環(huán)境可能發(fā)生的腐蝕形式：還有其他的腐蝕形式，如晶間腐蝕（不銹鋼最易發(fā)生的腐蝕形式117均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。大面積發(fā)生，以金屬離子形式進(jìn)入人體組織里的量還是相當(dāng)可觀，影響生物相容性，增加病人的痛苦甚至危及生命點(diǎn)腐蝕是一種腐蝕集中在金屬（合金)表面數(shù)十微米范圍內(nèi)且向縱深發(fā)展的腐蝕行式。形成條件：鈍化膜，特殊離子，電位差均勻腐蝕點(diǎn)腐蝕醫(yī)用金屬材料均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象118

縫隙腐蝕是指連接處出現(xiàn)狹窄的縫隙，電解質(zhì)溶液進(jìn)入，使縫內(nèi)金屬與縫外金屬構(gòu)成短路原電池，并且在縫內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈局部腐蝕。多零件植入裝置中，大約有50%遭受縫隙腐蝕電偶腐蝕是由于腐蝕電位不同，造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸處的局部腐蝕。在多個(gè)零件構(gòu)成的植入裝置中，選用的材料不同就容易產(chǎn)生電偶腐蝕。手術(shù)時(shí)也要注意電偶腐蝕縫隙腐蝕醫(yī)用金屬材料縫隙腐蝕是指連接處出現(xiàn)狹窄的縫隙，電解質(zhì)溶液進(jìn)入，使119

腐蝕疲勞是指金屬材料在交變應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的斷裂現(xiàn)象。腐蝕疲勞裂紋總是從植入器件表面發(fā)生，所以可以對(duì)植入器件噴丸處理提高疲勞壽命

磨損腐蝕是由于植入器件之間反復(fù)的相對(duì)的滑動(dòng)所造成的表面磨損與腐蝕環(huán)境的綜合作用結(jié)果。磨損腐蝕造成點(diǎn)蝕坑或顆粒形狀的斑疤磨損腐蝕腐蝕疲勞腐蝕疲勞是指金屬材料在交變應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生120要求有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和抗疲勞性能有極好的耐腐蝕性能,無(wú)磁性必須無(wú)毒、無(wú)致癌性與過(guò)敏反應(yīng)

具有良好的光潔度4123材料易于制造,價(jià)格適當(dāng)5醫(yī)用金屬材料要有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和抗疲勞性能有極好的耐腐蝕性能,無(wú)磁性121常見(jiàn)醫(yī)用金屬材料及特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）純鈦和鈦合金

不銹鋼

鈷基合金

形狀記憶合金

貴金屬

良好的穩(wěn)定性和加工性能。因其價(jià)格較貴,廣泛應(yīng)用受到限制較硬富有彈性,可起到矯形或支撐作用.其優(yōu)良的生物相容性、耐腐蝕、耐磨性、無(wú)毒無(wú)毒、質(zhì)輕、強(qiáng)度高、生物相容性好優(yōu)點(diǎn)良好的耐腐蝕性能和綜合力學(xué)性能,且加工工藝簡(jiǎn)便耐腐蝕和力學(xué)性能綜合衡量,它是最優(yōu)良的材料之一醫(yī)用金屬材料在諸多生物材料中,由于具有較高強(qiáng)度和韌性,適用于修復(fù)和置換人體硬組常見(jiàn)醫(yī)用金屬材料及特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）純鈦和不銹鋼鈷基形狀122醫(yī)用金屬材料該材料是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料，由于有較高的強(qiáng)度和韌性，已成為骨和牙齒等硬組織修復(fù)和替換、心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造的主要材料目前在臨床使用的醫(yī)用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金三大類(lèi)，另外還有記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮和鋯等醫(yī)用金屬材料該材料是臨床應(yīng)用最廣泛的123醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料：不銹鋼鈷（Co）基合金鈦（Ti）基合金形狀記憶合金貴金屬純金屬鉭純金屬鈮純金屬鉻醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料：124不銹鋼1926年，不銹鋼（18Cr-8Ni）作為第一種不銹鋼植入材料用于外科，替代了較易腐蝕的鋼，1943年，美國(guó)又推薦302型不銹鋼用于骨折固定，后來(lái)加入鉬的18-8sMo不銹鋼（316）的應(yīng)用，進(jìn)一步改善了材料的抗腐蝕性能。1950年，將不銹鋼中所含的碳量最大限度地降低至0.08%-0.03%，從而研制出具有較好抗腐蝕性能的316L不銹鋼（L代表低碳含量）不銹鋼1926年，不銹鋼（18Cr-8Ni125不銹鋼組成主要由鐵、鉻、鎳、鉬和錳等合金元素組成，鉻是不銹鋼具有抗蝕性能的主要因素，它起作用的含量應(yīng)超過(guò)11%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），鉻是一種活性元素，在不銹鋼表面很容易形成氧化鉻，具有優(yōu)異的抗腐蝕能力

奧氏體不銹鋼的組成（余額鐵%）類(lèi)型C/%Cr/%Ni/%Mn/%其他元素/%3010.1516-186-82.01.0Si3040.0717-198-112.07.0Si316，18-8sMo0.0716-1810-142.02-3Mo，1.0Si316L0.0316-1810-142.02-3Mo，0.75Si430F0.0816-181.0-1.51.51.0Si，0-6Mn不銹鋼組成主要由鐵、鉻、鎳、鉬和錳等合金元素組126不銹鋼種類(lèi)鐵素體不銹鋼：含鉻量從13%-30%，含碳量低于0.25%，一般用于耐腐蝕性高而強(qiáng)度較低的構(gòu)建，所以不適合作為生物材料應(yīng)用馬氏體不銹鋼：含鉻量為12%-15%，并加入0.15%-1.0%的碳，由于含碳量增加，可經(jīng)熱處理以提高其硬度和強(qiáng)度，但易引起晶間腐蝕，抗腐蝕性不如鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼，故作為

生物材料應(yīng)用受到一定限制奧氏體不銹鋼：是在鐵-鉻系統(tǒng)中再加入8%以上的鎳形成鐵-鉻-鎳三元合金，鎳的加入可以提高抗腐蝕性，常作為生物材料選用沉淀硬化不銹鋼：是含有多種元素（如鋁、銅、鈦、鉬等）的合金不銹鋼種類(lèi)鐵素體不銹鋼：含鉻量從13%-30%，含碳量低于0127