1、生物医用药用功能材料,人造关节,一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。这种“人造皮肤”能帮助伤口尽快恢复。比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，将“人造皮肤”敷贴在伤口上，很快“人造皮肤”就和人的身体长在一起，成了真的皮肤。,人造皮肤,人造血管,人造心脏,人造膝关节,化学性能稳定，对人体血液、体液等无影响，不形成血栓等不良现象。材料与人体相容性良好，不会引起炎症或其它排异反应。有害的功能基团不能用无致癌性，耐生物老化，长期放置体内的材料其物理机械性能不能发生明显变化。不因高压蒸煮、干燥灭菌、药液等消毒措施而发生质变。进入体内之前必须经过严格的灭
2、菌,基本性能要求,医用材料的生物相容性,生物相容性是生物材料区别于其他材料的基本特征。材料所引起的宿主反应需控制在一定可接收的水平宿主反应：材料与基体组织相互作用，生物活体对材料系列的反应。如：过敏、致癌、致畸及局部反应、全身毒性反应和适应性反应。材料反应控制在不至于使材料本身发生破坏。材料反应：生理腐蚀、吸收降解与失效等。,生物相容性,生物相容性：材料在特定生物环境中引起的宿主反应和产生有效作用的综合能力。主要包括：血液相容性及组织相容性。血液相容性：与血液接触时不引起凝血及血小板粘着凝聚，不产生破坏血液中有形成分的溶血现象（即溶血和凝血）与体液、血液的接触主要在材料的表面，考虑机械性能之外
3、，材料表面结构的合成与设计,组织相容性：活体与材料接触时，材料不发生钙钛沉积附着，组织部发生排异反应。组织相容性基于亲水性、疏水性以及微相分离的高分子表面修饰。材料与组织能浑然一体是当今组织相容性研究的热点。,白内障手术中的人工晶体：既能组织相容又能排除纤维细胞在晶面上的粘附增殖，以避免白内障复发。硅胶（聚二甲基硅氧烷）：长期动态下使用时，会引起异物反应，其机械性能仍不能满足要求国际标准化组织ISO/TC 194 制定了生物医用药用材料的检验测试项目，标准实验可重复，从体内外到体内，先动物，后人体。,日常是实例：,生物降解吸收材料,手术缝合线，骨丁、骨板，药物释放体系；在体内的降解：水解和酶解
4、；水解要求：无副毒作用，相对分子量较小，能经肾脏排出，酶解：能够参与正常的代谢,生物医用材料的分类及应用,医用金属材料；医用陶瓷；医用复合材料；医用高分子；,医用金属材料,最初应用：金属板、针；常用金属：不锈钢、金、银、铂、钛钛被称为“亲生物金属”，强度大，密度与人体骨骼相近，不受组织液腐蚀，适用人体，在医学上有特殊用途。,钛代替或修补骨骼损失，新骨骼和肌肉可以再钛上生长，形成的钛骨犹如真骨；钛头盖骨已应用与临床；利用钛镍合金的记忆特性：疏通血管和胆道阻塞。研究现状：国外正在开展在金属表面生物相容性、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等方面的研究。,医用金属材料的性能要求,1、力学性能：弹性模量（人体：1
5、7GPa，钛合金110-124GPa）2、耐磨性：均匀腐蚀、点和缝隙腐蚀、应力腐蚀，开裂腐蚀，疲劳和晶间腐蚀。仅仅均匀腐蚀可容忍：低于0.25um/年,常用医用金属材料,1、不锈钢：便宜，容易加工。耐腐蚀性差；2、钴铬合金：良好的耐腐蚀小，优异的力学性能。成本高、加工难3、钛及合金：生物相容性好，不和周围组织反应。原因：表面形成的氧化物薄膜，若受到损坏，可以在体温和人体组织液条件下再生。,二、医用陶瓷,目前，约有40种生物陶瓷在医学、整形方面，制成50多张复制品和代用品；应用：髋、膝关节，人造牙根，牙脊增高和加固，心脏瓣膜，中耳听骨根据与组织的效应分：1、惰性陶瓷：与组织几乎不反应，如氧化铝、
6、碳材料2、活性陶瓷：与组织形成化学键，能阻止种植体材料被腐蚀，具有极好的抗应力性能，增强材料的耐久力和抗疲劳性能。如羟基磷灰石，生物活性微晶玻璃；,3、可被吸收陶瓷：在生物体内逐渐降解，被组织吸收。（三磷酸钙）常用作骨替代材料，植入体内后材料逐渐被吸收，同时新生骨逐渐长入而替代。临床：脸部的骨缺陷、填牙周的空洞、药物载体等。4、可治疗癌症的陶瓷医用陶瓷的生物相容性与铁磁性，作为治疗癌症的热源。,三、医用复合材料,1、关节炎：无药物能根治对策：换关节。人造关节：金属骨架外包裹超高分钟量聚乙烯，能跟骨骼牢固地连接在一起，且弹性适中，耐磨性好，有自润滑作用（类似于软骨的特性）。2、羟基磷灰石（HAP
7、）复合材料：HAP-Ag：弥补脆性不足，提高韧性，Ag有抗菌效果。,功能高分子正日益广泛的医用于人工脏器的研究与应用。1、高分子人造器官：人工心脏及心脏相关材料；方向：研发混合型人工脏器，将生物酶和生物细胞固定在高分子材料上，制备具有生物活性的人工脏器。存在的问题：不能解决凝血问题。人工脏器的研究正向着体内化、小型化、和人体长期适应方面发展。2、人工肺、肾、肝：高分子透析膜；过滤介质：聚苯乙烯离子交换树脂,四、医用高分子材料,高分子治疗材料,1、眼科材料：人工角膜、人工晶状体 、人工玻璃体，人工眼球、人工泪道及接触式隐形眼镜；硬质镜片主要材料：聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸硅烷酯及乙酸丁酯纤维
8、素软式镜片：聚甲基丙烯酸-羟基乙酯、聚甲基硅氧烷和聚乙烯吡啶。2、牙齿的粘合和修补：假牙、人工牙根、填补用树脂、牙托软衬垫；,3、人工皮肤：一种暂时性的创面覆盖保护材料，其作用是防止体液的损耗和盐分的丢失，从而达到保护创面的目的。主要材料：聚乙烯醇微孔膜、硅胶多孔海绵。螃蟹壳和虾壳提取的甲壳素制备成的皮肤科代替正常皮肤进行移植，减少患者再次取皮的痛苦，成活率达到90%以上，对创面出的血清蛋白质具有良好的吸附性。,4、整容材料人工假肢、人工鼻、人工颚骨等5、其它应用：一次性注射器，输液用品及可降解手术缝合线,高分子药物,三大类：1、具有药理活性的高分子药物：只有高分子链时才显示药物活性；2、高分
9、子载体药物：低分子药物以化学方式连接在高分子的长链上，3、微胶囊低分子药物：以高分子材料为控释膜，将具有药理活性的低分子药物包裹在高分子中，提高药物的治疗效果。,高分子药物的基本要求：1、聚合物主链不产生水解，以便高分子排出；2、进入循环系统的高分子药物：主链易于分解以便吸收和排出，而且产物应具有抗凝血性，不形成血栓。,以高分子为载体的长效药物,将具有药理活性的小分子聚合在高分子骨架上，控制药物使其缓慢释放，药效持久，还可以制备长效制剂，延长药物在体内的作用时间，保持药物在体内的浓度。长效制剂：通过适宜方法延缓药物在体内的吸收、分解、代谢和排出过程，从而延长药物作用时间目的的制剂。长效制剂的研究：减小药物有效成分的溶出速度和减小药物的释放速度。,青霉素以酰胺键与乙烯醇-乙烯胺共聚物相结合药物的药效比青霉素常30-40倍。,
