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当一个人发生骨折时,医生要用石膏为他固定患处;而患了龃齿时,则要用光固性高分子修补材料补上龃洞;而进行X光透视时所服用的钡餐,对很多人而言也不陌生。这些材料都是生物医学材料,又称生物材料,是用以和生物系统结合,以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能。
生物医学材料有很多种类,它可以是天然产物,也可以是合成材料,或者是它们的结合,还可用有生命力的活体细胞或天然组织与无生命的材料结合而成混杂材料。生物医学材料不同于药物,其主要治疗目的不必要通过体内的化学反应或新陈代谢来实现,但是可以起到药理作用,甚至起药理活性物质的作用。与生物物质直接结合是生物医学材料最基本的特性,如直接进入人体的植入材料,人工心肺、肝、肾等体外辅助装置中与血液直接接触的材料等。除应满足一定的物理化学性质要求外,生物医学材料还必须满足生物学性能要求,即生物相容性要求,这是区别于其他功能材料的最重要特征。
生物医学材料按照组成和性质分为医用金属和合金、医用高分子材料、生物陶瓷以及它们结合而成的生物医学复合材料。经过处理的天然组织,由于其来源特殊,另成一类生物衍生材料。根据在生物环境中发生的生物化学反应水平,可分为近于惰性的、生物活性的以及可生物降解和吸收的材料。还可根据临床用途,分为骨、关节、肌腱等骨骼——肌肉系统修复和替换材料;皮肤、乳房、食道、呼吸道、膀胱等软组织材料;人工心瓣膜、血管、心血管内插管等医用膜材料;组织粘合剂和缝线材料;药物释放载体材料;临床诊断及生物传感器材料及齿科材料等。生物医学材料事关人们健康,生产和使用都必须遵守国际标准化组织或中国国家标准,严格地进行安全性、可靠性评价并认可之后,才能投入使用。
简述生物材料的分类,及其特点和应用
最关键的是生物相容性。其次,根据材料的品种和具体用途,还以下一些性能:
1.材料表面抗凝血、抗组织增生性能。
2.材料耐磨损性能。
3.材料免疫原性和病毒消除(主要是动物源的医用材料)
4.材料抗钙化性能。
5.材料可降解吸收性能。
6.材料表面/界面对体内蛋白的吸附性能。
7.材料的组织诱导性(目前比较前沿的领域)。
8.材料的纳米性能(也比较前沿)。
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生物医用材料特点
简述生物材料的分类,及其特点和应用如下:
生物材料分类
1、医用高分子材料:医用高分子材料是用于医疗器械和人体植入材料的一类高分子材料。它们通常具有良好的生物相容性、血液相容性和耐腐蚀性,同时易于加工成型。这类材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。
2、医用金属材料:医用金属材料是指用于制造人体植入物的一类金属材料。它们通常具有高强度、高韧性以及良好的耐腐蚀性。常见的医用金属材料包括不锈钢、钛及其合金、钴铬合金等。
3、医用复合材料:医用复合材料是由两种或两种以上不同材料组成的复合材料,它们可以发挥各自的优势,提高材料的整体性能。例如,碳纤维增强聚合物复合材料、玻璃纤维增强聚合物复合材料等。
4、医用衍生材料:医用衍生材料是从生物组织中提取出来的,具有与人体组织相似的结构和性能的材料。例如,从牛腱中提取的胶原蛋白、从猪皮中提取的胶原蛋白等。
5、生物活性材料:生物活性材料是指能够与人体组织相互作用,促进细胞生长和诱导组织再生的材料。例如,生物活性玻璃、生物活性陶瓷等。
生物材料的特点和应用
生物材料因其特殊的性质和用途,广泛应用于医学领域。它们不仅可以用于制造医疗器械和人体植入物,还可以用于药物输送、组织工程和生物检测等方面。
医用高分子材料因其良好的生物相容性和加工成型性,广泛应用于制造人工器官、人工血管、人工关节等医疗器械。同时,它们还可以用于制造药物输送系统,将药物输送到病变部位。
医用金属材料因其高强度和良好的耐腐蚀性,广泛应用于制造人工关节、人工骨等人体植入物。同时,它们还可以用于制造牙科种植体、骨内固定器件等医疗器械。
医用复合材料和医用衍生材料具有良好的生物相容性和血液相容性,可用于制造人工器官、人工骨等医疗器械。同时,它们还可以用于制造组织工程中的支架材料,促进组织的再生和修复。
生物活性材料具有促进细胞生长和诱导组织再生的能力,可用于制造人工皮肤、人工肌腱等医疗器械。同时,它们还可以用于药物输送和组织工程中,促进药物的吸收和组织的再生。
总之,生物材料的分类、特点和应用非常广泛,它们在医学领域中发挥着越来越重要的作用。随着科技的不断发展,相信未来会有更多的新型生物材料被开发出来,为人类的健康和医疗事业的发展做出更大的贡献。
生物医用材料(Biomedical Materials)是用来对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的材料。它是研究人工器官和医疗器械的基础,已成为当代材料学科的重要分支,尤其是随着生物技术的蓬勃发展和重大突破,生物医用材料已成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。
人类利用生物医用材料的历史与人类历史一样漫长。自从有了人类,人们就不断地与各种疾病作斗争,生物医用材料是人类同疾病作斗争的有效工具之一。追溯生物医用材料的历史,公元前约3500年古埃及人就利用棉花纤维、马鬃作缝合线缝合伤口。而这些棉花纤维、马鬃则可称之为原始的生物医用材料。墨西哥的印第安人(阿兹台克人)使用木片修补手上的颅骨。公元前2500年前中国、埃及的墓葬中就发现有假牙、假鼻、假耳。人类很早就用黄金来修复缺损的牙齿。文献记载,1588年人们就用黄金板修复颚骨。1775年,就有金属固定体内骨折的记载,1800年有大量有关应用金属板固定骨折的报道。1809年有人用黄金制成种植牙齿。1851年有人使用硫化天然橡胶制成的人工牙托和颚骨。20世纪初开发的高分子新材料促成了人工器官的系统研究的开始,人工器官的临床应用则始于1940年。由于人工器官的临床应用,拯救了成千上万患者的生命,减轻了病魔给患者及其家属带来的痛苦与折磨,引起了医学界的广泛重视,加快了人工器官研究步伐。目前可以说,从天灵盖到脚趾骨,从人体的内脏到皮肤,从血液到五官,除了脑以及大多数内分泌器官外,大豆有了代用的人工器官。依据生物材料的发展历史及材料本身的特点,可以将已有的材料分为三代,它们鸽子都有自己明显的特点和发展时期,代表了生物医用材料发展的不同水平。20世纪初第一次世界大战以前所使用的医用材料可归于第一代生物医用材料,代表材料有石膏、各种金属、橡胶以及棉花等物品,这一代的材料大都被现代医学所淘汰。第二代生物医用材料的发展是建立在医学、材料科学(尤其是高分子材料学)、生物化学、物理学及大型物理测试技术发簪的基础之上的。研究工作者也多由材料雪茄或主要由材料学家与医生合作来承担。代表材料有羟基磷灰石、磷酸三钙、据羟基乙酸、聚甲基丙烯酸羟乙基酯、胶原、多肽、纤维蛋白等。这类材料与第一代生物医用材料一样,研究的思路仍然是努力改善材料本身的力学、生化性能,以使其能够在生理环境下有长期的替代、模拟生物组织的功能。第三代生物医用材料是一类具有促进人体自修复和再生作用的生物医学复合材料,它以对生物体内各种细胞组织、生长因子、生长抑素及生长基质等结构和性能的了解为基础来简历生物医用材料的概念。它们一般是由具有生理“活性”的组元及控制载体的“非活性”组元所构成,具有比较理想的修复再生效果。其基本思想是通过材料之间的复合,材料与活细胞的融合,活体材料和人工材料的杂交等手段,赋予材料具有特异的靶向修复、治疗和促进作用,从而达到病变 组织主要甚至全部由健康的再生组织所取代。骨形态发生蛋白(BMP)材料是第三代生物医用材料中的代表材料。
在不同的历史时期,生物医用材料被赋予了不同的意义。其定义是随着生命科学和材料科学的不断发展而演变的。但是,他们都有一些共同的特征。即生物医用材料是一类人工或天然的材料,可以单独或与药物一起制成部件、器械用于组织或器官的治疗、增强或替代,并在有效试用期内不会对宿主引起急性或慢性危害。但由于生命现象是极其复杂的,是在几百万年的进化过程中适应生存需要的结果,生命具有一定得生长、再生和修复精确调控能力,这是目前所有人工器官和生物医用材料所无法比拟的。因此,目前的生物医用材料与人们的真正期望和要求相差甚远。
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