生物醫(yī)用材料分類

生物醫(yī)用材料摘要：生物醫(yī)用材料(BiomedicalMaterials),又名生物材料(Biomaterials),是一類具有特殊性能，應(yīng)用于生物體疾病的診斷、治療、康復(fù)和預(yù)防，以及替換生物體組織、器官、增進(jìn)或恢復(fù)功能，誘導(dǎo)再生的材料它是研究人工器官和醫(yī)療器械的基礎(chǔ)，是當(dāng)代材料學(xué)科的重要分支，隨著生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展和重大突破，生物醫(yī)用材料已成為科學(xué)家研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。生物材料的特征之一是生物功能性(biofunctionality)，即能對(duì)生物體進(jìn)行診斷、治療或修復(fù)；二是生物相容性(biocompatibility)，即不引起生物組織血液等的不良反應(yīng)。關(guān)鍵詞：生物醫(yī)用材料、生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用高分子材料、生物醫(yī)用無(wú)機(jī)非金屬材料或生物陶瓷、生物醫(yī)用復(fù)合材料、生物醫(yī)用衍生材料自古以來(lái)，人類就不斷的與疾病就不斷的與病魔作斗爭(zhēng)，生物醫(yī)用材料是人類與疾病作斗爭(zhēng)的有效工具之一。在不同的歷史時(shí)期，生物醫(yī)用材料被賦予了不同的意義，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上有著舉足輕重的醫(yī)用地位。生物醫(yī)用材料作為臨床廣泛應(yīng)用的醫(yī)療用品，它具有以下較高的基本要求：無(wú)毒性、不致癌、不致畸和不引起人體細(xì)胞、組織和器官發(fā)生突變；與人體組織相容性好，不引起中毒、溶血凝血、發(fā)熱和過(guò)敏等現(xiàn)象；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗體液、血液及酶的作用；具有與天然組織相適應(yīng)的物理機(jī)械特性；針對(duì)不同的使用目的具有特定的功能。生物醫(yī)用材料可以按照來(lái)源、性質(zhì)、應(yīng)用部位、使用要求和材料的類型進(jìn)行不同類型的分類。下面我將從材料類型說(shuō)一下：生物醫(yī)用金屬材料生物醫(yī)用金屬材料，就是外科用金屬材料及生物醫(yī)學(xué)手術(shù)中使用的合金或金屬，屬于惰性材料，具有較高的抗疲勞性能和機(jī)械強(qiáng)度、又有較好的生物力學(xué)特性。目前廣泛應(yīng)用與外科輔助器材、人工器官、軟硬組織等方面。因?yàn)榫哂袕V泛的應(yīng)用，所以它有較高的性能要求：機(jī)械性能：要有足夠的強(qiáng)度和韌性，適當(dāng)?shù)膹椥耘c硬度，良好的抗疲勞性(金屬材料的疲勞：材料、零構(gòu)件在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下，在一處或幾處逐漸產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過(guò)程。)和必要的耐磨性?？垢g性能：植入材料可能會(huì)與人體內(nèi)環(huán)境發(fā)生電解作用，植入材料混入雜質(zhì)誘發(fā)點(diǎn)腐蝕與植入材料在某部位發(fā)生應(yīng)力集中而引起的應(yīng)力腐蝕?？垢g性是醫(yī)用金屬材料的必備性能。生物相容性：對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)刺激、無(wú)致癌、無(wú)突變等作用；人體無(wú)排異反應(yīng)；與周圍的骨骼及其他組織能夠牢固結(jié)合，好能夠形成化學(xué)鍵合以及具有生物活性；無(wú)溶血、凝血反應(yīng)，即具有抗血栓性。較為常見(jiàn)的生物醫(yī)用金屬材料有：醫(yī)用鈦合金：人工關(guān)節(jié)，人工種植牙，人工心臟(瓣膜)，心臟起搏器外殼等。醫(yī)用鈷基合金：膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)替換假體等。醫(yī)用不銹鋼金屬：髓內(nèi)針、板、釘，手術(shù)器具和醫(yī)療儀器等，應(yīng)用最為廣泛。醫(yī)用形狀記憶合金：整形外科和口腔科，鈦鎳記憶合金自膨脹架用于心血目前，生物醫(yī)用金屬材料在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用，也具備更重要的研究?jī)r(jià)值，雖然在過(guò)去幾十年中得到了快速發(fā)展，但在臨床的廣泛應(yīng)用中仍有發(fā)展空間，需要更深一步的研究。生物醫(yī)用高分子材料生物醫(yī)用高分子材料是一種聚合物材料，可分為非降解和可生物降解兩大類。非降解材料可長(zhǎng)期在內(nèi)環(huán)境中穩(wěn)定保存，有良好的力學(xué)特性；可生物降解的主要用于藥物釋放載體及非永久性植入器械。具有以下三點(diǎn)基本要求：1安全性：必須無(wú)毒或副作用極少。且其高分子化合物本身以及單體雜質(zhì)、降解或磨損產(chǎn)物不對(duì)身體產(chǎn)生不良影響。2?適應(yīng)性：與醫(yī)療用品中其他的材料的適應(yīng)性，材料與人體生物相容性、血液相容性及組織相容性。3.物理、化學(xué)和機(jī)械性能需滿足醫(yī)用所需設(shè)計(jì)和功能的要求。根據(jù)其具體用途可分為：與生物體組織不直接接觸的材料；如藥劑容器、血漿袋、輸血輸液用具、注射器、化驗(yàn)室用品、手術(shù)室用品等；與皮膚、粘膜接觸的材料，如手術(shù)用手套、麻醉用品(吸氧管、口罩、氣管插管等)、診療用品(洗眼用具、耳鏡、壓舌片、灌腸用具、腸、胃、食道窺鏡導(dǎo)管和探頭、腔門鏡、導(dǎo)尿管等)、繃帶、橡皮膏等及人體整容修復(fù)材料(假肢、假耳、假眼、假鼻等)；與人體組織短期接觸的材料，如：人造血管、人工心臟、人工肺、人工腎臟、滲析膜人造皮膚等；長(zhǎng)期植入體內(nèi)的材料，如腦積水癥髓液引流管、人造血管、人工瓣膜、人工氣管、人工尿道、人工骨骼、人工關(guān)節(jié)、手術(shù)縫合線及組織粘合劑等；藥用高分子，包括大分子化藥物和藥物高分子。大分子化藥物是指將傳統(tǒng)的小分子藥物大分子化，如聚青霉素；藥物高分子是指本身就有藥理功能的高分子，如陰離子聚合物型的干擾素誘發(fā)劑。生物醫(yī)用無(wú)機(jī)非金屬材料或生物陶瓷生物陶瓷是材料產(chǎn)業(yè)的新興力量，將來(lái)可能會(huì)成為材料產(chǎn)業(yè)的中堅(jiān)力量之一。生物陶瓷相比于其他的醫(yī)用材料具有更為優(yōu)良的性能，不僅可以抵抗外界的干擾，而且具有塑料以及不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，還有非常好的親水性可以與生物進(jìn)行結(jié)合。在人體細(xì)胞修復(fù)中占有十分重要的地位。它的主要優(yōu)勢(shì)可分為三點(diǎn)：.可通過(guò)研究與人體結(jié)構(gòu)詳實(shí)的無(wú)機(jī)復(fù)合材料不斷完善各項(xiàng)性能。.在人骨研究的基礎(chǔ)上開發(fā)與人體組織適應(yīng)性好的生物陶瓷。.大部分生物陶瓷可以直接移植到體內(nèi)。根據(jù)生物陶瓷與生物組織的反應(yīng)程度可分為：生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷。生物惰性陶瓷：化學(xué)穩(wěn)定性好，生物相容性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。可用于人造骨、人工關(guān)節(jié)和人造齒根。生物活性陶瓷：能被生物體部分吸收或全部吸收，在生物體內(nèi)能誘發(fā)新生骨的生長(zhǎng)。以羥基磷灰石活性陶瓷的應(yīng)用最為廣泛。生物復(fù)合材料顧名思義生物醫(yī)用復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)用材料。通過(guò)相應(yīng)的復(fù)合工藝制作的材料與生物組織的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都類似，制作工藝設(shè)計(jì)多樣化，是研究的又一大熱點(diǎn)。作為一種重要的臨床材料它也有著嚴(yán)格的要求：(1)有優(yōu)良的組織和物理相容性。(2)有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性(3)有優(yōu)良的機(jī)械性能(4)有優(yōu)良的防菌性能、工藝成型性能。生物復(fù)合材料按照基體分，大致可分為三類：金屬基生物醫(yī)用復(fù)合材料，將金屬材料與其他材料復(fù)合而成。力學(xué)強(qiáng)度高、韌性優(yōu)良、耐疲勞性能好、成型工藝優(yōu)異；陶瓷基生物醫(yī)用復(fù)合材料，將晶片、晶須、顆粒或纖維等增強(qiáng)材料引入陶瓷中獲得。由于生物陶瓷材料彎曲強(qiáng)度低、彈性差等特點(diǎn)需要引入其他類型的材料。目前處于實(shí)驗(yàn)階段；高分子基生物醫(yī)用復(fù)合材料，按材質(zhì)可分為生物降解型和非降解型，在臨床醫(yī)學(xué)上均有廣泛應(yīng)用。生物醫(yī)用衍生材料生物衍生材料是由經(jīng)過(guò)特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)用材料，又稱生物再生材料。處理的生物組織可以是同種或異種動(dòng)物體的組織，處理后的生物組織失活。但因?yàn)樯镅苌牧辖M成類似于自然組織，所以它在維持人體動(dòng)態(tài)修復(fù)和替換的過(guò)程中有重要作用。主要用于人工心臟瓣膜、血管修復(fù)體、皮膚敷膜、纖維蛋白制品、骨修復(fù)體、軟膜修復(fù)體、鼻軟骨種植體、血液透析膜等。目前生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，社會(huì)需求逐步增高，科學(xué)、技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)技術(shù)層次快速提升。生物醫(yī)用材料正在成為世界經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。張文毓?生物醫(yī)用金屬材料研究現(xiàn)狀與應(yīng)用進(jìn)展[J].金屬世界,2020(01):21-27.周淑千?生物醫(yī)用材料發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)展望[J].新材料產(chǎn)業(yè).2019,(7)：43-47.本刊編輯部?生物醫(yī)用材料:產(chǎn)業(yè)發(fā)力未來(lái)可期[J].新材料產(chǎn)業(yè).2019,(12)：1.姜聞博.生物醫(yī)用材料現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)分析[J].信息記錄材料.2018,(3):23-24.⑸孫超宇.關(guān)于生物醫(yī)用金屬材料表面改性探究[J].科學(xué)中國(guó)人(科研).2017,(3下)：48.⑹梁慧剛，黃可?生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)[J].新材料產(chǎn)業(yè).2016,(2)：12-15.梅建國(guó)，莊金秋，湯少偉，王艷，馬力，莫玲，沈志強(qiáng).生物醫(yī)用高分子材料的生物相容性及其表面改性技術(shù)[J].材料導(dǎo)報(bào).2014,(19)：139-142,146.張文毓.生物陶瓷材料的研究與應(yīng)用*[J]?陶瓷.2019,(8):22-27.張鉦.生物陶瓷材料的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].自然科學(xué)(全文版).2019,(1):275.于成，趙衛(wèi)生，賈偉?生物醫(yī)用復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].纖維