生物材料论文

中国矿业大学 第 页 材料科學概論 生物材料 专业专业专业专业:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX 班级：班级：班级：班级：XXXXXXXX级级级级XXXXXXXX班班班班 姓名：姓名：姓名：姓名：XXXXXXXXXXXX 学号：学号：学号：学号：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 项 目 四要素 60 格式 10 书写 5 字数 10 心得 5 思维导图 10 总得 分 得 分 摘要摘要摘要摘要：生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技 术材料，即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。 生物材料能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复 缺陷部位。 关键词关键词关键词关键词：生物材料，应用，特性，分类，免疫反应 中国矿业大学 第 页 生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术 材料，即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。 生物材料能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复 缺陷部位。 生物材料又称生物工艺学或生物技术。应用生物学和 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学的原理，对 生物材料、生物所特有的功能，定向地组建成具有特定性状的生物新品种的 综合性的科学技术。生物工程学是 70 年代初，在分子生物学、细胞生物学等 的基础上发展起来的，包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他 们互相联系，其中以基因工程为基础。只有通过基因工程对生物进行改造， 才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产品。而基因工程的成果也只 有通过发酵等工程才有可能转化为产品。 生物材料应用广泛，品种很多，其分类方法也很多。生物材料包括金属 材料（如碱金属及其合金等）、无机材料（生物活性陶瓷，羟基磷灰石等）和 有机材料三大类。有机材料中主要是高分子集合物材料，高分子材料通常按 材料属性分为合成高分子材料（聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙 醇酸共聚物及其他医用合成塑料和橡胶等）、天然高分子材料（如胶原、丝蛋 白、纤维素、壳聚糖等）；根据材料的用途，这些材料又可以分为生物惰性 （bioinert）、生物活性（bioactive）或生物降解（biodegradable）材料，高 中国矿业大学 第 页 分子聚合物中，根据降解产物能否被机体代谢和吸收，降解型高分子又可分 为生物可吸收性和生物不可吸收性。根据材料与血液接触后对血液成分、性 能的影响状态则分为血液相容性聚合物和血液不相容性。根据材料对机体细 胞的亲和性和反映情况，可分为生物相容性和生物不相容性聚合物等。 特点 生物材料主要用在人身上，对其要求十分严格，必须具有四个特性： ⑴生物功能性。因各种生物材料的用途而异，如：作为缓释药物时，药物的 缓释性能就是其生物功能性。 ⑵生物相容性。可概括为材料和活体之间 的相互关系，主要包括血液相容性和组织相容性（无毒性、无致癌性、无热 原反应、无免疫排斥反应等）。 ⑶化学稳定性。耐生物老化性（特别稳定） 或可生物降解性（可控降解）。 ⑷可加工性。能够成型、消毒（紫外灭菌、 高压煮沸、环氧乙烷气体消毒、酒精消毒等）。 生物材料分类 按材料功能划分： *1、血液相容性材料如人工瓣膜、人工 气管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等； *2、 软组织相容性材料如隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体、聚硅氧烷、聚 氨基酸等，用于人工皮肤、人工气管、人工食道、人工输尿管、软组织修补 等领域； *3、硬组织相容性材料如医用金属、聚乙烯、生物陶瓷等，关 节、牙齿、其它骨骼等； *4、生物降解材料如甲壳素、聚乳酸等，用于 中国矿业大学 第 页 缝合线、药物载体、粘合剂等； *5、高分子药物多肽、胰岛素、人工合 成疫苗等，用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等。 按材料来源分类： *1、自体材料 *2、同种异体器官及组织； *3、 异体器官及组织； *4、人工合成材料； *5、天然材料 根据组成和 性质分为： *1、生物医用金属材料 *2、医用高分子材料 *3、医用 无机非金属材料 生物医用金属材料 较优秀的生物医用金属材料有，医用不锈钢、钴 基合金、钛及钛合金、镍钛形状记忆合金、金银等贵重金属、银汞合金、钽、 铌等金属和合金。 ⑴医用不锈钢 具有一定的耐腐蚀性和良好的综合 力学性能，且加工工艺简便，是生物医用金属材料中应用最多，最广的材料。 ⑵钴基合金 钴基合金人体内一般保持钝化状态，与不锈钢比较，钴基合 金钝化膜更稳定，耐蚀性更好。在所有医用金属材料中，其耐磨性最好，适 合于制造体内承载苛刻的长期植入件。 ⑶医用钛和钛合金 不仅具有良 好的力学性能，而且在生理环境下具有良好的生物相容性。由于其比重小， 弹性模量较其他金属更接近天然骨，故广泛应用于制造各种能、膝、肘、肩 等人造关节。 生物医用高分子 按应用对象和材料物理性能分为软组织材料、硬组 织材料和生物降解材料。其可满足人体组织器官的部分要求，因而在医学上 中国矿业大学 第 页 受到广泛重视。目前已有数十种高分子材料适用于人体的植入材料。 生物医用无机非金属材料 生物无机材料主要包括生物陶瓷、生物玻 璃和医用碳素材料。 按植入生物活体内引起的组织与材料反应，生物陶 瓷分为： ⑴近于惰性的生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷、氧化锆生物陶瓷、 硼硅酸玻璃； ⑵表面活性生物陶瓷，如磷酸钙基生物陶瓷、生物活性玻 璃陶瓷； ⑶可吸收性生物陶瓷，如偏磷酸三钙生物陶瓷、硫酸钙生物陶 瓷。 生物活性玻璃陶瓷植入活体后，能够与体液发生化学反应，并在组 织表面生成羚基磷灰石层，故可用于人工种植牙根、牙冠、骨充填料和涂层 材料。 与自然骨比较，生物活性玻璃陶瓷虽然具有较高的强度，但韧性 较差，弹性模量过高，易脆断，在生理环境中抗疲劳性能较差，目前还不能 直接用于承力较大的人工骨。 医用碳素材料：具有接近于自然骨的弹性 模量。 医用碳素材料疲劳性能最优，强度不随循环载荷作用而下降。无 序堆垛的碳材料耐磨性理想。 医用碳素材料在生理环境中较稳定，近于 惰性，具有较好的生物相容性，不会引起凝血和溶血反应，特别适合于在生 理环境中使用。 医用碳材料已大量用于心血管系统的修复，如人工心脏 瓣膜、人工血管。还可作为金属和聚合物的涂层材料。 生物医用复合材 料 生物医用复合材料是由二种或二种以上不同材料复合而成的。 按 基材分为：高分子基、陶瓷基、金属基等生物医用复合材料。 按增强体 中国矿业大学 第 页 形态和性质分为纤维增强、颗粒增强、生物活性物质充填生物医用复合材料。 按材料植入体内后引起的组织与材料反应分为：生物惰性、生物活性和可吸 收性生物医用复合材料。 生物材料植入人体内后，可对局部组织和全身产生作用和影响。主要包 括局部的组织反应和全身的免疫反应。 ⑴局部组织反应 ①排异反应：生 物材料植人体内后，可在植人物周围发生不同程度的炎症反应。这是机体对 异物进行酶解和消化的结果。但大多数医学生物材料比较稳定，不会被很快 代谢掉。这时胶原纤维会包围在植入物周围形成被膜，或称为包囊，将正常 组织与植入物隔离开。 ②钙化：生物材料表面形成钙化经常导致材料丧失 功能。引起钙化有材料本身的原因，也有机体的原因，如材料的表面性质、 死亡细胞的沉积、局部营养不良、体内钙磷含量、机械运动等因素，都是产 生或加速钙化的原因。 ③感染：感染是植入材料最常见的并发症。植入材 料常常增加临床手术的感染发生率。其原因一方面是材料的污染，另一方面， 植入材料本身具有很强的加重组织感染的易感性，植入材料通过限制巨噬细 胞的迁移，阻断抗感染的生理过程；某些植入物的表机或其释放出的可溶性 成分，可干扰巨噬细胞的杀菌机制等 ④血液反应：主要是血栓形成，见 于植入循环系统与血液密切接触的生物医学材料。因此，与血液接触的植入 材料都必须有优良的抗凝血性能。 ⑤肿瘤：生物材料的致癌性是一个引 中国矿业大学 第 页 人注目的问题。尽管在临床极少见，但在动物实验中却屡见不鲜。可能与以 下因素相关：植入材料在生物老化过程中释放致癌物质；植入材料被致癌物 质污染 l 纤维包膜增厚，导致局部组织代谢障碍，代谢产物长期积蓄，细胞发 生突变的可能性增加；植入物的表面形状、粉末状或海绵状的材料几乎不会 发生恶性肿瘤，纤维状的材料也很少发生，只有表面光滑的材料才容易发生。 因此在材料的选择和应用上，避免使用可能产生刺激性、乃至有毒可溶物质 的材料，尽可能使用表面粗糙的材料，植入时尽量减少材料与组织的间隙等。 ⑵免疫反应：有些生物材料植入后可导致全身性的免疫反应，包括体液免疫 和细胞免疫反应。近来临床研究发现这种免疫反应的发生与补体的激活密切 相关。例如高分子材料可通过补体系统经典途径的激活，涤纶人工血管材料 植入后可通过经典途径和旁路途径激活补体。植人材料引起的免疫反应常见 于应用接触血液的生物医学材料，如人工透析使用的透析膜等。在临床上可 表现为过敏反应，容易感染，恶性肿瘤发生率高，软组织钙化或纤维化，特 别是肺纤维化、钙化及动脉硬化等。 中国矿业大学 第 页 中国矿业大学 第 页 《材料概论》学习心得 学习了一个学期的工程材料课程，我们对这些日常生活中常见的材料有了进一步的深 化认识。增加了我们的见识，开拓了我们科学的视野。 第一，增长了知识，开拓了科学的视野。从初中时就开始结束化学这门科学，但是对 材料的认知能力还有有所欠缺的。学习了这门课程后，才发现材料的世界里，化学材料只 是冰山的一角。材料的世界可以说是个大千世界，无奇不有。这样的课程是我们能打开眼 界，将获取知识的触角伸向不同的领域。现在的社会需要的将不再是专才，而是多方面的 实用性人才。 第二，学习了工程材料这门课程，是我们对生活中的材料有了更深刻的了解。生活中 的很多现象其实我们都是一知半解的，但是上完工程材料这个课程后，对生活中经常出现 的一些现象，我们都能给出一个科学的解释了。这是上这个课程最大的收获，因为人活在 混沌的世界里是迷茫的，现在的我们已经能慢慢学会弄懂一些材料的属性和用途了。 第三，学习了这门课程，令我对工程材料这一学科有了更深一层的了解。以前听别人 说在学习这个专业，而我只是模糊地点点头，因为根本对这样一个专业不了解，但是通过 一个学期的学习，是我明白了，原来工程材料专业是一个很实用的学科。学习这个学科要 求学生学习材料科学与工程的基础理论，学习与掌握材料的制备、组成、组织结构与性能 之间关系的基本规律。受到金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料以及各种 先进材料的制备、性能分析与检测技能的基本训练。掌握材料MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713937701052_0和制备工艺设计、提高 中国矿业大学 第 页 材料的性能和产品的质量、开发分析与检测技能的基本训练。掌握材料设计和制备工艺设 计、提高材料的性能和产品的质量、开发研究新材料和新工艺方面的基本能力。  选择了这门课程，我觉的是庆幸的，因为我这让我有了涉及我极少了解的领域；因为 是我又能再次开阔了我的视野；因为使我对工程材料有了更进一层的了解。以后，都会多 加留心身边有关的材料，尽量地去学以自用！ 中国矿业大学 第 页