1、生物医用材料,材料科学与工程前沿之生物医用材料,李 岩北京航空航天大学材料科学与工程学院2016年春季,Biomedical Materials,主要内容,生物医用材料定义及发展生物相容性与生物医用材料典型疾病与生物医用材料,生物医用材料定义及发展,生物材料定义,生物医用材料（Biomedical Materials）生物材料（Biomaterials）对生物体进行诊断、治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。,*生物材料可以是人造的，也可以是天然的或者是它们相结合的功能材料,俞耀庭，张兴栋，生物医用材料，2001,人体中已经商业化的生物医用材料器件,发展历史,公元前5000年：古代人就
2、尝试用黄金修复失牙；公元前3500年，棉花纤维、马鬃作缝合线1588年，黄金板修复颚骨1775年，金属固定体内骨折20世纪30年代：工业生产医用材料；20世纪中后期：高分子工业推动生物医用材料的发展；20世纪80年代后期：材料科学与现代生物技术相结合发展出组织工程材料、可降解生物材料。,我国生物医学材料的生物医学工程产业的市场增长率高达 28(全球市场增长率20%),居全球之首。,我国生物医用材料市场,我国人工关节 替换年增长率高达30，远高于美国的4。,775万肢残患者和每年新增的300万骨损伤患者需要大量骨修复材料,2000万心血管病患者每年需要24万套人工心瓣膜,肾衰患者每年需要12万个
3、肾透析器,二、生物相容性与生物医用材料,生物相容性,生物相容性：生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物理和化学反应的一种概念。,引起生物材料变化的因素：1）生理活动中骨骼、关节、肌肉的力学性动态运动；2）细胞生物电、磁场、电解和氧化作用；3）新陈代谢过程中的生物化学和酶催化反应；4）细胞黏附和吞噬作用。5）体液中的各种酶、细胞因子、蛋白质、氨基酸、多肽、自由基对材料的生物降解作用。,生物医用材料与生物系统直接结合，会产生两种反应：材料反应和宿主反应,1、材料反应：活体系统对材料的作用，即材料在生物活体中的响应。材料在生理环境中被腐蚀、吸收、降解、磨损、失效等，从而使材料的功能特性
4、发生改变，理化性质发生退变，最后导致材料失效。,生物相容性,两种反应的结果可能导致机体中毒和机体对材料的排斥。,2、宿主反应：材料对活体系统的作用 由于材料中的元素、分子或其它降解产物在生理环境下被释放而进入邻近的生物组织和整个活体系统，也可能是源于材料制品对组织的机械、电化学或其它刺激作用。宿主反应包括:局部反应、全身毒性反应、过敏反应、致畸、致癌、致突反应和适应性反应。,生物相容性,生物相容性,血液相容性,抗血小板血栓形成抗凝血性抗溶血性抗白细胞减少性抗补体系统亢进性抗血浆蛋白吸附性抗细胞因子吸附性,组织相容性,细胞黏附性无抑制细胞生长性细胞激活性抗细胞原生质转化性抗炎症性无抗原性无诱变性
5、无致癌性无致畸性,生物相容性,生物相容性评价,生物学评价标准1）美（ASTM）、英、加三国标准：1986年2）国际标准ISO：19923）中国标准：1997年评价依据：1）接触部位：体表、体内组织、骨骼、牙和血液；2）接触方式：直接、间接3）接触时间：短暂24h,短中期30天；4）用途：一般功能、生殖与胚胎及生物降解。,生物相容性评价中国国家标准,国家标准GB/T16886系列医疗器械生物学评价标准中表面器械部分。,生物材料分类,医用金属材料医用高分子材料生物陶瓷材料生物医学复合材料,按材料组成和性质,近惰性生物医学材料生物活性医学材料可生物降解和吸收材料,按材料在生理环境中的生物化学反应水平,
