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1、生物醫(yī)用材料 在骨科臨床應用邱貴興北京協和醫(yī)院骨科生物材料的概念生物材料(Biomaterials)即生物醫(yī)學材料(BiomedicalMaterials)用于人體組織和器官的診斷修復或增進其功能的高技術材料取代修復活組織的天然或人造材料其作用藥物不可替代能增進或替換因疾病損傷等失去的某種功能生物醫(yī)用材料的用途替代損害的器官或組織如：人造心臟瓣膜、假牙、人工血管等改善或恢復器官功能的材料如：隱型眼鏡、心臟起搏器等用于治療過程如：介入性治療血管內支架、用于血液透析的薄膜、藥物載體與控釋材料等生物材料發(fā)展概況—古代公元前5000年黃金修復缺損牙齒并沿用至
2、今公元前3500年古埃及人用棉花纖維馬鬃縫合傷口印第安人用木片修補顱骨公元前2500年中國和埃及的墓葬中發(fā)現假牙假鼻和假耳隋末唐初銀膏補牙—成分是銀、錫、汞與現代牙齒填充材料類似生物材料發(fā)展概況—近代1588年黃金板修復顎骨1775年金屬固定體內骨折1829年多種金屬的動物實驗發(fā)現金屬鉑對機體組織刺激最小1851年發(fā)明了天然橡膠的硫化方法開始用天然高分子硬橡木制作人工牙托和顎骨進行臨床治療1892年用硫酸鈣填充骨缺損陶瓷材料植入人體的最早實例生物材料發(fā)展概況—現代生物材料取得實質性進展 始于20世紀20年代生物材料的分類按材料性質分類按材料功能分類按
3、材料來源分類按使用部位分類通常按材料性質分類金屬材料不銹鋼鈷基合金鈦基合金等廣泛應用于人工假體人工關節(jié)醫(yī)療器械非金屬材料無機材料有機材料無機材料主要是生物陶瓷分為惰性生物陶瓷如氧化鋁生物陶瓷表面生物活性陶瓷如磷酸鈣基生物陶瓷可降解生物陶瓷如β-磷酸三鈣陶瓷等有機材料PMMA聚乙交酯聚丙交酯生物膠聚乳酸通常按材料性質分類高分子材料根據來源分天然和合成天然如多糖類、蛋白類合成如硅橡膠、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等用于人體器官組織關節(jié)藥物載體等生物復合材料不同種材料混合或結合克服單一材料缺點可獲性能更優(yōu)的材料按材料功能分類硬組織相容性材料用于關節(jié)牙齒及其他
4、骨組織軟組織相容性材料用于人工皮膚人工氣管人工食道等血液相容性材料用于人工血管人工心臟血漿分離膜血液灌流用吸附劑細胞培養(yǎng)基材等生物降解材料用于吸收型縫合線藥物載體愈合材料粘合劑及組織缺損用修復材料按材料來源分類自體組織如人體髂骨血管等同種異體器官及組織異種器官及組織天然生物材料動物骨膠原甲殼素珊瑚等人工合成材料人工合成的新型材料按使用部位分類硬組織材料骨、牙齒用材料軟組織材料軟骨、臟器用材料心血管材料心血管以及導管材料血液代用材料人工紅血球血漿等分離、過濾、透析膜材料血液凈化腎透析及人工肺氣體透過材料等對生物醫(yī)用材料的基本要求良好的生物相容性良好的化
5、學穩(wěn)定性滿足生物力學要求可滅菌可成型易加工生物相容性無毒無刺激無致畸致敏致突變或致癌在體內不被排斥無炎癥無慢性感染不引起周圍組織局部或全身性反應最好能與骨形成化學結合具有生物活性無溶血凝血反應等化學穩(wěn)定性耐體液侵蝕不產生有害降解產物不產生吸水膨潤軟化變質自身不變化生物力學要求足夠的靜態(tài)強度如抗彎抗壓拉伸剪切等有適當的彈性模量和硬度耐疲勞摩擦磨損其它要求良好的空隙度體液及組織易長入易加工成形使用操作方便消毒滅菌不變質等性能生物材料在骨科的應用不銹鋼鈷基合金鈦合金記憶合金生物材料在骨科領域—發(fā)展最迅速應用最廣泛一、金屬材料不銹鋼為鐵基合金成本低在體內有腐
6、蝕和組織反應等添加Mo可克服鉻鈍化膜在氧化環(huán)境中耐腐蝕性能如加Mo的316、317降低碳含量如使用超低碳的316L可防止晶間腐蝕.可用來制作人工關節(jié)和骨折內固定器等目前最常用于手術工具的制造1、不銹鋼加Mo的鈷基合金耐腐蝕性是不銹鋼如316的40倍鈷鉻鉬合金的生物相容性超過鐵鉻鎳和鈷鉻合金鈷基合金的耐磨性是所有醫(yī)用金屬材料中最好的更適于體內的長期植入物用于人工關節(jié)接骨板骨釘等CoCrMo合金制股骨帽2、鈷基合金骨科應用以純鈦和TC4(Ti-6Al-4V)為主強度不如鈷基合金耐腐蝕性好與人體組織反應很弱鈦合金的密度小彈性模量低接近于天然骨有良好的耐疲勞
7、性能廣泛用于制作人工關節(jié)接骨板骨螺釘髓內釘等3、鈦基合金1951年美國首次報道Au-Cd（金-鎘）合金具形狀記憶效應目前已有20多種記憶合金其中鎳鈦合金臨床上應用最大不同的溫度下表現為不同的金屬結構相如低溫時為單斜結構相高溫為立方體結構相前者柔軟可隨意變形后者剛硬可恢復原形狀并在形狀恢復過程中產生較大的恢復力4、形狀記憶合金脊椎矯正植入體特點奇特的形狀記憶功能質輕磁性微弱強度較高耐疲勞性高回彈性和生物相容性好應用人工關節(jié)骨折連接脊柱側凸矯形等5、純金屬鉭（Ta）良好生物相容性和可塑性無毒性獨特的表面負電性使其具優(yōu)良抗血栓性和生物相容性很高的抗缺口裂紋
8、能力能和周圍的新骨形成骨性結合植入軟組織可依附在表面正常生長退火后的純鉭很軟可加工成板帶箔絲等主要用作接骨板
