生命科學(xué)概論第七章生物材料詳解演示文稿

生命科學(xué)概論第七章生物材料詳解演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)優(yōu)選生命科學(xué)概論第七章生物材料目前二頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)

生物材料的定義根據(jù)1972年以來(lái)國(guó)際會(huì)議上所廣泛接受的定義，認(rèn)為：

與活體相聯(lián)系的材料

植入活體內(nèi)能起某種生物體功能的材料

模仿生物功能的材料生物材料前言

目前三頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)生物材料學(xué)的研究目的

在分析天然生物材料微裝配、生物功能及形成機(jī)制的基礎(chǔ)上，發(fā)展新型醫(yī)用材料以用于人體組織器官的修復(fù)與替代；發(fā)展仿生高性能工程材料。前言

目前四頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)

生物材料研究?jī)?nèi)容

天然生物材料

生物醫(yī)學(xué)材料

仿生智能與組織工程材料

醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物學(xué)材料科學(xué)前言

目前五頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)

天然生物材料成分豐富元素C、H、O、N較豐富元素Ca、P、Cl、K等微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、Mg等目前六頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)天然生物材料水核苷酸氨基酸糖類(lèi)生物礦物裝配結(jié)構(gòu)特征

天然生物材料目前七頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)分類(lèi)結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)多糖生物軟組織生物復(fù)合纖維生物礦物天然生物材料目前八頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)膠原絲心蛋白角蛋白彈性蛋白肌肉收縮蛋白

成纖維膠原的形成：多肽鏈

原膠原

微纖維

膠原纖維結(jié)構(gòu)蛋白天然生物材料目前九頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)

多糖因其簡(jiǎn)單的化學(xué)合成和極其豐富的資源而在商業(yè)上極具價(jià)值。纖維素、殼多糖、角叉菜膠、瓊脂等可用于建筑、造紙、食物穩(wěn)定劑、紡織以及染織等。結(jié)構(gòu)多糖天然生物材料目前十頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)

柔韌的生物復(fù)合材料可認(rèn)為是相對(duì)剛硬的纖維或粒子填充在柔軟的基質(zhì)中而形成。以?？墓羌転槔又莺０独夏旰？心z層的組成為：鹽5%膠原6.7%基質(zhì)2%水86%在較大的應(yīng)力下，膠原纖維取向變化，中膠層在應(yīng)力方向變硬；載荷消失后，中膠層又能彈性地恢復(fù)原形。生物軟組織天然生物材料目前十一頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)可承受彎曲和壓縮載荷的多組纖維組成，應(yīng)力可相互傳遞以蝗蟲(chóng)腱為例：原纖維是幾丁質(zhì)，基體是蛋白幾丁質(zhì)是以很強(qiáng)的氫鍵結(jié)合的；蛋白塊體是球狀的，它們形成基體并分布在纖維之間，與其牢牢鍵合，從而增加了基體的剛度生物復(fù)合纖維天然生物材料目前十二頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)生物礦物由生命系統(tǒng)參與合成的天然的生物陶瓷和生物高分子復(fù)合材料，如骨骼、牙齒、珍珠、貝殼和鹿角等。天然生物材料目前十三頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)貝殼的結(jié)構(gòu):角質(zhì)層棱質(zhì)層珍珠層橫短面角質(zhì)層

最外層，很薄，由殼 質(zhì)蛋白構(gòu)成

棱柱層中層，由棱柱狀方解

石平行排列而成

珍珠層

最內(nèi)層，由小平板狀 結(jié)構(gòu)單元平行累積而 成，其中無(wú)機(jī)相占95%， 有機(jī)基質(zhì)是一些蛋白質(zhì) 和多糖

天然生物材料目前十四頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)生物醫(yī)學(xué)材料定義

指用于醫(yī)療的能植入生物體或能與生物組織相接合的天然或人造材料，如金屬、陶瓷、高分子、人工培養(yǎng)的活體細(xì)胞、組織等。目前十五頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)生物醫(yī)學(xué)材料性能的基本要求具有高度精確的生物學(xué)功能或模仿該功能具有生物相容性

無(wú)宿主反應(yīng)：

即生物材料在生理環(huán)境中

對(duì)機(jī)體不產(chǎn)生明顯而有害

的效應(yīng)

無(wú)材料反應(yīng)：

即機(jī)體對(duì)材料也不產(chǎn)生明

顯而有害的影響生物醫(yī)學(xué)材料目前十六頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)

材料方面：材料類(lèi)型和形態(tài)、表面和組成，

物理、

化學(xué)及力學(xué)性質(zhì)等

影響生物相容性的因素生物系統(tǒng)方面：動(dòng)物種類(lèi)、植入部位、受

體狀況、存留時(shí)間和使用

環(huán)境等生物醫(yī)學(xué)材料目前十七頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)生物醫(yī)用材料類(lèi)型

生物醫(yī)用金屬材料生物醫(yī)用高分子材料生物陶瓷生物醫(yī)用復(fù)合材料生物衍生材料

生物醫(yī)學(xué)材料目前十八頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)生物醫(yī)用金屬材料是一類(lèi)用作生物醫(yī)用材料的金屬和合金，是一類(lèi)生物惰性材料，是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料主要用于骨和牙等硬組織修復(fù)和替換，心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造中的結(jié)構(gòu)元件已用于臨床的醫(yī)學(xué)金屬材料主要有不銹鋼、基合金、鈦基合金和多孔金屬四大類(lèi)生物醫(yī)學(xué)材料目前十九頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)骨水泥型金屬關(guān)節(jié)，其中：4.金屬柄,4a.金屬寬臼杯植入口腔的葉片狀帶孔金屬植入體生物醫(yī)學(xué)材料目前二十頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)是用作生物醫(yī)學(xué)材料的高分子及其復(fù)合材料，可來(lái)自人工合成，也可來(lái)自天然產(chǎn)物按性質(zhì)可分為非降解型和可生物降解型生物醫(yī)用高分子材料生物醫(yī)學(xué)材料目前二十一頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)高分子聚合物做成的鼻狀骨架可生物降解的聚合物載體生物醫(yī)學(xué)材料目前二十二頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)是作為生物醫(yī)學(xué)材料的陶瓷，通常由在生理環(huán)境中存在的離子（Ca、P、K、Na等）或?qū)θ梭w只有極小毒性的離子（Al、Ti等）所構(gòu)成生物陶瓷包括:

近惰性生物陶瓷：氧化鋁、氧化鋯生物陶瓷等

表面活性生物陶瓷：羥基磷石灰生物活性陶瓷、

生物活性玻璃陶瓷等

可吸收生物陶瓷：石膏、磷酸三鈣陶瓷等主要用于肌肉-骨骼系統(tǒng)的修復(fù)和替換，也可用于心血管系統(tǒng)的修復(fù)和制作藥物釋放與傳遞載體生物醫(yī)學(xué)材料目前二十三頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)用生物陶瓷制成的插入式軟骨生物醫(yī)學(xué)材料目前二十四頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材料。如醫(yī)用高分子材料、醫(yī)用金屬和合

金以及生物陶瓷既可作為生物醫(yī)用復(fù)合材料的基材，又可作為其增強(qiáng)體或填料主要用于修復(fù)或替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能以及人工器官的制造

生物醫(yī)用復(fù)合材料生物醫(yī)學(xué)材料目前二十五頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)由經(jīng)過(guò)特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)學(xué)材料，這是一種無(wú)生命活力的材料特殊處理包括：A、維持組織原有構(gòu)型的輕

微處理

B、拆散原有構(gòu)型，重建新

的物理形態(tài)的強(qiáng)烈處理生物衍生材料主要用做人工心瓣膜、血管修復(fù)體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復(fù)體、鞏膜修復(fù)體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強(qiáng)劑和血液透析膜等生物醫(yī)學(xué)材料目前二十六頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)人工心瓣膜生物醫(yī)學(xué)材料目前二十七頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)生物醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用合成高分子可吸收性縫線這種縫線由對(duì)人體無(wú)害的可被生物降解的高分子聚合材料制成聚合釋放藥物體系

1.生物可侵蝕體系

2.擴(kuò)散/生物可侵蝕體系

3.生物降解聚合物由共價(jià)鍵與藥物活

性因子結(jié)合，經(jīng)水解作用而被釋放生物醫(yī)學(xué)材料目前二十八頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)所謂人工器官是用以暫時(shí)或永久代替人體某個(gè)器官功能的人工裝置。如人工肺、人工腎、人工心臟等

以人工血管、心臟起搏器為例

人工器官生物醫(yī)學(xué)材料目前二十九頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)由各種原因?qū)е卵芷屏鸦虮磺谐欢魏?，血液循環(huán)通路被破壞；人工血管就是一根特制的管子可連接血管的兩斷端，使血液循環(huán)得以恢復(fù)。人工血管的發(fā)展象牙管玻璃管、金屬管合成纖維管人工血管生物醫(yī)學(xué)材料目前三十頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)人工血管的放大剖面圖生物醫(yī)學(xué)材料目前三十一頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)各種人工血管纖維編織法編帶編織平織生物醫(yī)學(xué)材料目前三十二頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)下腔靜脈狹

窄手術(shù)示意腹主動(dòng)脈狹窄手術(shù)示意肝靜脈腎靜脈腹腔靜脈腸系膜上動(dòng)脈腎動(dòng)脈腸系膜下動(dòng)脈

人造人工血管生物醫(yī)學(xué)材料目前三十三頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)左腿股動(dòng)脈

破裂修補(bǔ)術(shù)

腸系膜下動(dòng)脈栓塞手術(shù)示意人工血管生物醫(yī)學(xué)材料目前三十四頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)用脈沖電流刺激心肌，使心肌收縮，來(lái)治療心動(dòng)過(guò)緩并伴有急性新源性腦缺氧綜合癥等患者，使其心率增快，心排血量增加到正常范圍，這就叫做心臟起搏，所用的儀器即為心臟起搏器。心臟起搏器生物醫(yī)學(xué)材料目前三十五頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)

機(jī)身脈沖發(fā)生器和電池能源，分為體外佩帶和體內(nèi)埋植兩種類(lèi)型。

電極導(dǎo)線電極通常用鉑金制作，分為單極和雙極導(dǎo)線，安置在心臟內(nèi)；導(dǎo)線做成螺旋式，外包硅橡膠材料。心臟起搏器的結(jié)構(gòu)生物醫(yī)學(xué)材料目前三十六頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)三、組織工程材料組織工程學(xué)組織工程學(xué)是一門(mén)涉及應(yīng)用工程學(xué)和生命科學(xué)原理和方法來(lái)了解正常和病理的哺乳類(lèi)組織的結(jié)構(gòu)功能關(guān)系，以及研制生物代用品以恢復(fù)、維持或改善其功能的一門(mén)學(xué)科。組織工程材料組織工程材料就是應(yīng)用于組織工程的活體或人造材料。目前三十七頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)組織工程基本過(guò)程細(xì)胞組織器官組織工程材料目前三十八頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)

研究用于直接移植或制造體外器官的干

細(xì)胞培養(yǎng)體外生成所需的細(xì)胞品系、細(xì)胞襯里和

器官研制用于細(xì)胞或器官包裹的生物相容性

材料組織工程材料研究?jī)?nèi)容組織工程材料目前三十九頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)干細(xì)胞培養(yǎng)獲得目的器官干細(xì)胞：主要源于脊髓能產(chǎn)生各類(lèi)成熟細(xì)胞的細(xì)胞，分為專(zhuān)能干細(xì)胞和多能干細(xì)胞。目前已分離出能產(chǎn)生所有其他各種類(lèi)型細(xì)胞的干細(xì)胞（主要是胚胎干細(xì)胞），這有助于培養(yǎng)和修復(fù)各種器官和組織。組織工程材料目前四十頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)\編于十四點(diǎn)人工誘導(dǎo)生成目的器官原理與方法方法1將特定分子（如生長(zhǎng)因子）注入或植入傷口或需再生器官之中，使患者自身的細(xì)胞移向受傷處，引起組織的再生。方法2將特定細(xì)胞和可生物降解的聚合物載體植到目的位置而進(jìn)行組織修復(fù)或再生，隨后人工聚合物降解，新器官留在人體內(nèi)。組織工程材料目前四十一頁(yè)\總數(shù)四十四頁(yè)