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生物医用材料 ------ 之生物医用材料概述 你认为什么是生物医用材料？ 你在生活中听到过哪些生物医用 材料？ 生物医用材料（ biomedical material ） 是用于对生物 体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增 进其功能的新型高技术材料。 用 途 生物材料中有的是结构材料，包括骨、牙 等硬组织材料和肌肉、腱、皮肤等软组织；还 有许多功能材料所构成的功能部件，如眼球晶 状体是由晶状体蛋白包在上皮细胞组成的薄膜 内而形成的无散射、无吸收、可连续变焦的广 角透镜。在生物体内生长有不同功能的材料和 部件，材料科学的发展方向之一是模拟这些生 物材料制造人工材料。它们可以做生物部件的 人工代替物，也可以在非医学领域中使用。前 者如人工瓣膜、人工关节等；后者则有模拟生 物黏合剂、模拟酶、模拟生物膜等 学 科 材料科学与物理学、化学、生物学及临床科学越来越紧密地 结合，并突破旧有科学的狭小范围，诞生了另一个新兴的产业 -- 生物医学材料产业 。生物医学材料已经成为生物医学工程的 4 大 支柱产业之一，它为医学、药物学及生物学等学科的发展提供了 丰富的物质基础。 生物医用材料的分类 结构蛋白 天然生物医用材料 结构多糖 生物复合纤维 生物矿物 合成生物医用材料 （一） 生物医用材料 材料属性 人工合成的生物材料较多，大致可以分为以下几类 1 生物医学金属材料（ biomedical metallic materials ） 医用金属材料是作为生物医学材料的金属 或合金，具有很高的机械强度和抗疲劳特性， 是临床应用最广泛的承力植入材料，主要有 钴合金（ co-cr-ni ）、钛合金（ ti-6a1-4v ）和 不锈钢的人工关节和人工骨。镍钛形状记忆 合金具有形状记忆的智能特性，能够用于矫 形外科、心血管外科。 2 生物医学无机非金属材料或生物陶瓷（ biomedical ceramics ） 生物陶瓷这类医用材料化学性质稳定，具 有良好的生物相容性。生物陶瓷主要包括 两类。 ⑴惰性生物陶瓷（如氧化铝、医用碳素材 料等）。这类材料具有较高的强度，耐磨 性能良好，分子中的键力较强。 ⑵生物活性陶瓷（如羟基磷灰石和生物活 性玻璃等），这类材料具有能在生理环境 中逐步降解和吸收，或与生物机体形成稳 定的化学键结合的特性，因而具有极为广 阔的发展前景。 3 生物医学高分子材料（ biomedical polymer ） 生物医学高分子材料有天然的和合成的 两种，发展得最快的是合成高分子医用材料。 通过分子设计，可以获得很多具有良好物理 机械性和生物相容性的生物材料。其中软性 材料常用来作为人体软组织如血管、食道和 指关节等的代用品；合成的硬材料可以用来 作人工硬脑膜、笼架球形的人工心脏瓣膜的 球形阀等；液态的合成材料如室温硫化硅橡 胶可以用来作注入式组织修补材料。 4 生物医学复合材料（ biomedical composites ） 生物医学复合材料是由两种或两种以上不 同材料复合而成的生物医学材料，主要用于修 复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人 工器官的制造。其中钻合金和聚乙烯组织的假 体常用作关节材料；碳 - 钛合成材料是临床应 用良好的人工股骨头；高分子材料与生物高分 子（如酶、抗源、抗体和激素等）结合可以作 为生物传感器。 5 纳米生物医学材料 纳米生物医学材料，例如利用纳米磁 性粒子进行 DNA 自动提纯，蛋白质检测， 分离和提纯。生物物料中逆转录病毒检测， 内毒素清除和磁性细胞分离等：纳米粒子 作为输送多肽与蛋白质类药物的载体 （二） 血液相容性材料 软组织相容性材料 应用性质 生物医用材料 硬组织相容性材料 生物降解材料 药用高分子材料及高分子药物 （ 1 ）血液相容性材料 对于与人体血液接触的材料，要求不可以引起血栓，不可与血液 发生相互作用。例如肝素化材料，尿酶固定化材料，骨胶原材料， 聚氨酯，聚苯乙烯的聚合物 （ 2 ）软组织相容性材料 对于与组织非结合性的材料，要求必须对周围 组织无刺激，无毒副作用。例如聚硅氧烷，聚酯，聚 氨基酸改性甲壳酸。 （ 3 ）硬组织相容性材料 主要用于生物机体的关节，牙齿及其他骨关节 要求除了达到一定的