生物軟組織的力學性能

1、生物組織中的力學性質？

生物力學的研究內容

生物的各個系統，特別是循環系統和呼吸系統的動力學問題，是人們長期研究的對象。循環系統動力學主要研究血液在心臟、動脈、微血管、靜脈中流動，以及心臟、心瓣的力學問題。呼吸系統動力學主要研究在呼吸過程中，氣道內氣體的流動和肺循環中血液的流動，以及氣血間氣體的交換。

所有這些工作，包括生物材料的流變性質和動力學的研究，不僅有助於對人體生理、病理過程的了解，而且還能為人工臟器的設計和製造提供科學依據。生物力學還研究植物體液的輸運。

環境對生理的影響也是生物力學的一個研究內容。眾所周知，氧對生物體的發育有很大影響，在缺氧環境下生物體發育較慢，在富氧環境下發育較快。即使在短期內，環境的影響也是明顯的。實驗表明：在含10%的氧氣、壓力為一個大氣壓的環境中的幼鼠，即使只生活24小時，在直徑為15～30微米的肺小動脈壁下，也會出現大量的纖維細胞。若延續4～7天，纖維細胞則會過渡為典型的平滑肌細胞，這無疑會影響肺循環中血液的流動。又如處於高加速度狀態中的人，其血液的慣性會有明顯的改變，懸垂器官會偏離原位，從而改變體內血液的流動狀態。

在設計水中航行的工具時，經常需要考慮最佳外形、最佳推進方式和最佳操縱方式。由於自然選擇，具有這些優點的水生物較易生存下來。因此，研究某些水生物的運動可以得到一些值得借鑒的知識。

例如，海豚是一種較高級的動物，它具有高效率的推進機制和很好的外形，特別是它的皮膚，分為兩層，其間充滿了彈性纖維和脂肪組織，具有特殊的減阻特性，在高速游動時能夠保持層流邊界層狀態，這是因為它的皮膚對邊界層中壓力梯度變化十分敏感，能作適當的彈性變形以降低逆壓梯度，因而在高速游動時，表皮能產生波狀運動以抑制端流的出現。又如纖毛蟲的運動是通過纖毛的特殊運動實現的，在人的呼吸道內也保持有這種低級生物的運動方式，即利用纖毛排除呼吸道內的某些異物。總之，研究大自然中生物運動的意義是很明顯的。

人體各器官、系統，特別是心臟-循環系統和肺臟-呼吸系統的動力學問題、生物系統和環境之間的熱力學平衡問題、特異功能問題等也是當前研究的熱點。生物力學的研究，不僅涉及醫學、體育運動方面，而且已深入交通安全、宇航、軍事科學的有關方面。

生物固體力學是利用材料力學、彈塑性理論、斷裂力學的基本理論和方法，研究生物組織和器官中與之相關的力學問題。

在近似分析中，人與動物骨頭的壓縮、拉伸、斷裂的強度理論及其狀態參數都可應用材料力學的標准公式。但是，無論在形態還是力學性質上，骨頭都是各向異性的。20世紀70年代以來，對骨骼的力學性質已有許多理論與實踐研究，如組合桿假設，二相假設等，有限元法、斷裂力學、應力套方法和先測彈力法等檢測技術都已應用於骨力學研究。

骨是一種復合材料，它的強度不僅與骨的構造也與材料本身相關。骨是骨膠原纖維和無機晶體的組合物。骨板由縱向纖維和環向纖維構成，骨質中的無機晶體使骨強度大大提高，體現了骨以最少的結構材料來承受最大外力的功能適應性。

木材和昆蟲表皮都是纖維嵌入其他材料中構成的復合材料，它與由很細的玻璃纖維嵌在合成樹脂中構成的玻璃鋼的力學性質類似。動物與植物是由多糖、蛋白質類脂等構成的高聚物，應用橡膠和塑料的高聚物理論可得出蛋白質和多糖的力學性質。粘彈性及彈性變形、彈性模量等知識不僅可用於由氨基酸組成的蛋白質，也可用來分析有關細胞的力學性質。如細胞分裂時微絲的作用力，肌絲的工作方式和工作原理及細胞膜的力學性質等。

生物流體力學是研究生物心血管系統、消化呼吸系統、泌尿系統、內分泌以及游泳、飛行等與水動力學、空氣動力學、邊界層理論和流變學有關的力學問題。它一般將生物材料分為體液、硬組織和軟組織，肌肉則屬較為特殊的一類。

體液中以血液為研究的重點，主要研究血液的粘性和影響粘性的因素(如管徑、有形成分和紅細胞)，以及流動中紅細胞在管系支管中的比積分配問題，紅細胞本身的力學性質，紅細胞之間的相互作用，紅細胞與管壁的作用等。人和動物體內血液的流動、植物體液的輸運等與流體力學中的層流、湍流、滲流和兩相流等流動型式相近。

在分析血液力學性質時，血液在大血管流動的情況下，可將血液看作均質流體。由於微血管直徑與紅細胞直徑相當在微循環分析時，則可將血液看作兩相流體。當然，血管越細，血液的非牛頓特性越顯著。

人體內血液的流動大都屬於層流，在血液流動很快或血管很粗的部位容易產生湍流。在主動脈中，以峰值速度運動的血液勉強處於層流狀態，但在許多情況下會轉變成湍流。尿道中的尿流往往是湍流；而通過毛細血管壁的物質交換則是一種滲流。對於血液流動這樣的內流，因心臟的搏動血液流動具有波動性，又因血管富有彈性故流動邊界呈不固定型。因此，體內血液的流動狀態是比較復雜的。

對於軟組織，則以研究它的流變性質，建立本構關系為主，因為本構關系不單是進一步分析它的力學問題的基礎，而且具有臨床意義。對於硬組織，除了研究它的流變性質外，對骨骼的消長與應力的關系也進行了大量研究。

流體力學的知識也用於動物游泳的研究。如魚的體型呈流線型，且易撓曲，可通過興波自我推進。水洞實驗表明，在魚游動時的流體邊界層內，速度梯度很大，因而克服流體的粘性阻力的功率也大。

小生物和單細胞的游動，也是外流問題。鞭毛的波動和纖毛的拍打推動細胞表面的流體，使細胞向前運動。精子用鞭毛游動，水的慣性可以忽略，其水動力正比於精子的相對游動速度。原生動物在液體中運動，其所受阻力可以根據計算流場中小顆粒的阻力公式(斯托克斯定律)得出。

此外，空氣動力學的原理與方法常用來研究動物的飛行。飛機和飛行動物飛行功率由兩部分組成：零升力功率和誘導功率。前者用來克服邊界層內的空氣粘性阻力；後者用來向下加速空氣，以提供大小等於飛機或飛行動物重量的升力。鳥在空中可以通過前後拍翅來調節滑翔角度，這與滑翔機襟翼調節的作用一樣。風洞已用於研究飛行動物的飛行特性，如禿鷲、蝙蝠的滑行性能與模型滑翔機非常相似。

運動生物力學是用靜力學、運動學和動力學的基本原理結合解剖學、生理學等研究人體運動的學科。用理論力學的原理和方法研究生物是個開展得比較早、比較深入的領域。
生物力學的研究特點

進行生物力學的研究首先要了解生物材料的幾何特點，進而測定組織或材料的力學性質，確定本構方程、導出主要微分方程和積分方程、確定邊界條件並求解。對於上述邊界問題的解，需用生理實驗去驗證。若有必要，還需另立數學模型求解，以期理論與實驗相一致。

生物力學與其他力學分支最重要的差別是：其研究的對象是生物體。因此，在研究生物力學問題時，實驗對象所處的環境十分重要。作為實驗對象的生物材料，有在體和離體之分。在體生物材料一般處於受力狀態(如血管、肌肉)，一旦游離出來則處於自由狀態，即非生理狀態(如血管、肌肉一旦游離，當即明顯收縮變短)。兩種狀態材料的實驗結果差異較大。

在體實驗分為麻醉狀態和非麻醉狀態兩種情況。至於離體實驗，在對象游離出來後，根據要求可以按整體正位進行實驗，或進一步加工成試件進行實驗。不同的實驗條件和加工條件，對實驗結果的影響很大。這正是生物力學研究的特點。

2、軟組織損傷後為什麼越靜養越不好？

許多人平時在運動和生活中不注意保護自己，導致軟組織損傷。有的醫生建議靜養休息，不能再進行強度訓練運動，但是事實軟組織損傷靜養反而不好，這是為什麼呢？

1、合理靜養，不然身體機能會退化

休息不是無用的，合理休息有助於恢復，過度使用會導致各種功能的退化。軟組織損傷後，在一周內會有一個急性期。炎症在急性期很活躍，我們需要制動和休息來給軟組織一個良好的修復環境。經過急性期後，軟組織修復進入第二階段，即損傷後再生階段。在這個階段，越來越多的膠原纖維開始在受損組織中生長以連接受損組織。通過合理的功能性機械刺激，促進新生組織更接近正常組織。

2、制動對韌帶的影響

制動將導致膠原纖維產量減少、膠原纖維排列紊亂、新組織的物理結構和機械性能惡化以及韌帶附著處骨組織的吸收。損傷韌帶早期控制性低強度運動可以提高疤痕的硬度和強度，減少疤痕增生和肥大。運動還可以增加癒合組織的生物力學功能，使新生長的組織在各種功能和結構上更接近正常組織。

3、制動對骨骼的影響

骨折後，我們需要制動，但骨痂形成後，必須逐漸開始負重。長期停用會導致骨質流失、骨質疏鬆和高鈣血症，骨骼沒有應力刺激，不利於骨折癒合。鍛煉有助於全身血液和新陳代謝，促進骨折癒合。靜養我們必須理合理運用，不能過於靜養，也不能急於恢復功能。

受損組織隨時間癒合，但癒合後的組織由於缺乏應激刺激無法適應正常活動而出現症狀。所以，損傷後不能過於靜養，應該循序漸進地增加運動量。

3、種植材料應具備哪些性能

種植材料需具備性能：
（1）良好的生物學性能：
①組織相容性：指材料植入後與機體軟、硬組織及體液接觸時，具有良好的親和關系。
②生物力學相容性：硬組織及體液接觸時，材料的力學性能（彈性模量等參數）與骨組織相近，以避免種植體受力時在與骨組織的界面上形成過大應力集中。
（2）良好的機械性能：
種植技術是建立在近代機械加工的發展基礎之上的，良好的加工性能才能滿足形態設計的需要，咬合是牙的基本功能，種植體能醫|學考試網夠承載靜態和動態咀嚼咬合力，不致在漫長的使用過程中發生折斷、變形、磨損。
（3）良好的加工成形性能：
臨床上大量使用外形尺寸一致，表面加工精細的標准化種植體，有時也針對個體解剖形態特點用種植材料個別製作，以恢復缺損的硬組織。
（4）良好的耐消毒滅菌性能：
種植體在植入前必須嚴格地施行消毒滅菌，因此要求所用的種植材料不會因高壓、高溫、各種消毒液體和氣體的浸泡熏蒸、紫外線和γ射線照射等處理而發生變性，又不會滯存殘量消毒物質，以保證種植手術的安全和成功。

4、生物材料的應用發展

⑴生物相容性
生物相容性主要包括血液相容性、組織相容性。材料在人體內要求無不良反應，不引起凝血、溶血現象，活體組織不發生炎症、排拒、致癌等。
⑵力學性能
材料要有合適的強度、硬度、韌性、塑性等力學性能以滿足耐磨、耐壓、抗沖擊、抗疲勞、彎曲等醫用要求。
⑶耐生物老化性能
材料在活體內要有較好的化學穩定性，能夠長期使用，即在發揮其醫療功能的同時要耐生物腐蝕、耐生物老化。
⑷成形加工性能
容易成形和加工，價格適中。 按材料功能劃分：
*1、血液相容性材料 如人工瓣膜、人工氣管、人工心臟、血漿分離膜、血液灌流用吸附劑、細胞培養基材等；
*2、軟組織相容性材料 如隱形眼睛片的高分子材料，人工晶狀體、聚硅氧烷、聚氨基酸等，用於人工皮膚、人工氣管、人工食道、人工輸尿管、軟組織修補等領域；
*3、硬組織相容性材料 如醫用金屬、聚乙烯、生物陶瓷等，關節、牙齒、其它骨骼等；
*4、生物降解材料 如甲殼素、聚乳酸等，用於縫合線、葯物載體、粘合劑等；
*5、高分子葯物多肽、胰島素、人工合成疫苗等，用於糖尿病、心血管、癌症以及炎症等。
按材料來源分類：
*1、自體材料
*2、同種異體器官及組織；
*3、異體器官及組織；
*4、人工合成材料；
*5、天然材料
根據組成和性質分為：
* 1、生物醫用金屬材料
* 2、醫用高分子材料
* 3、醫用無機非金屬材料
生物醫用金屬材料
較優秀的生物醫用金屬材料有，醫用不銹鋼、鈷基合金、鈦及鈦合金、鎳鈦形狀記憶合金、金銀等貴重金屬、銀汞合金、鉭、鈮等金屬和合金。
⑴醫用不銹鋼
具有一定的耐腐蝕性和良好的綜合力學性能，且加工工藝簡便，是生物醫用金屬材料中應用最多，最廣的材料。
常用鋼種有US304、316、316 L、317、317L等。
醫用不銹鋼植入活體後，可能發生點蝕，偶爾也產生應力腐蝕和腐蝕疲勞。醫用不銹鋼臨床前消毒、電解拋光和鈍化處理，可提高耐蝕性。
醫用不銹鋼在骨外科和齒科中應用較多。
⑵鈷基合金
鈷基合金人體內一般保持鈍化狀態，與不銹鋼比較，鈷基合金鈍化膜更穩定，耐蝕性更好。在所有醫用金屬材料中，其耐磨性最好，適合於製造體內承載苛刻的長期植入件。
在整形外科中，用於製造人工髖關節、膝關節以及接骨板、骨釘、關節扣釘和骨針等。在心臟外科中，用於製造人工心臟瓣膜等。
⑶醫用鈦和鈦合金
不僅具有良好的力學性能，而且在生理環境下具有良好的生物相容性。由於其比重小，彈性模量較其他金屬更接近天然骨，故廣泛應用於製造各種能、膝、肘、肩等人造關節。此外，鈦合金還用於心血管系統。鈦合金耐磨性能不理想，且存在咬合現象，限制了其使用范圍。
生物醫用高分子
按應用對象和材料物理性能分為軟組織材料、硬組織材料和生物降解材料。其可滿足人體組織器官的部分要求，因而在醫學上受到廣泛重視。已有數十種高分子材料適用於人體的植入材料。
* 軟組織材料：故主要用作為軟組織材料，特別 是人工臟器的膜和管材。聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡膠膜和管，可用於製造人工肺、腎、心臟、喉頭、氣管、膽管、角膜。聚酯纖維可用於製造血管、腹膜等。
* 硬組織材料：丙烯酸高分子（即骨水泥）、聚碳酸醋、超高分子量聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、尼龍、硅橡膠等可用於製造人工骨和人工關節。
* 降解材料：脂肪族聚醋具有生物降解特性，已用於可接收性手術縫線。
生物醫用無機非金屬材料
生物無機材料主要包括生物陶瓷、生物玻璃和醫用碳素材料。
按植入生物活體內引起的組織與材料反應，生物陶瓷分為：
⑴近於惰性的生物陶瓷，如氧化鋁生物陶瓷、氧化鋯生物陶瓷、硼硅酸玻璃；
⑵表面活性生物陶瓷，如磷酸鈣基生物陶瓷、生物活性玻璃陶瓷；
⑶可吸收性生物陶瓷，如偏磷酸三鈣生物陶瓷、硫酸鈣生物陶瓷。
生物活性玻璃陶瓷植入活體後，能夠與體液發生化學反應，並在組織表面生成羚基磷灰石層，故可用於人工種植牙根、牙冠、骨充填料和塗層材料。
與自然骨比較，生物活性玻璃陶瓷雖然具有較高的強度，但韌性較差，彈性模量過高，易脆斷，在生理環境中抗疲勞性能較差，還不能直接用於承力較大的人工骨。
醫用碳素材料：具有接近於自然骨的彈性模量。
醫用碳素材料疲勞性能最優，強度不隨循環載荷作用而下降。無序堆垛的碳材料耐磨性理想。
醫用碳素材料在生理環境中較穩定，近於惰性，具有較好的生物相容性，不會引起凝血和溶血反應，特別適合於在生理環境中使用。
醫用碳材料已大量用於心血管系統的修復，如人工心臟瓣膜、人工血管。還可作為金屬和聚合物的塗層材料。
生物醫用復合材料
生物醫用復合材料是由二種或二種以上不同材料復合而成的。
按基材分為：高分子基、陶瓷基、金屬基等生物醫用復合材料。
按增強體形態和性質分為纖維增強、顆粒增強、生物活性物質充填生物醫用復合材料。
按材料植入體內後引起的組織與材料反應分為：生物惰性、生物活性和可吸收性生物醫用復合材料。

5、生物力學的研究現狀

60年代初，一批工程科學家同生理學家合作，對生物學、生理學和醫學的有關問題，用工程的觀點和方法，進行了較為深入的研究。其中有些課題的研究逐漸發展成為生物力學的分支學科，如以研究生物材料的力學性能為主要內容的生物流變學。它一般將生物材料分為體液、硬組織和軟組織，肌肉則屬較為特殊的一類。體液中以血液為研究的重點，主要研究血液的粘性和影響粘性的因素（如管徑、有形成分和紅細胞）以及流動中紅細胞在管系支管中的比積分配問題，紅細胞本身的力學性質，紅細胞之間的相互作用，紅細胞與管壁的作用等。對於軟組織，則以研究它的流變性質，建立本構關系為主，因為本構關系不單是進一步分析它的力學問題的基礎，而且具有臨床意義。對於硬組織，除了研究它的流變性質外，對骨骼的消長與應力的關系也進行了大量研究。
各個系統，特別是循環系統和呼吸系統的動力學問題，是人們長期研究的對象。循環幕統動力學主要研究血液在心臟、動脈、微血管床、靜脈中流動以及心臟、心瓣的力學問題。一方面研究其管系中的流動，另一方面則著重分析局部的流態，如在管彎、管叉、駐點處的流態，這是因為動脈粥樣化的形成和惡化被認為與局部流態有關。呼吸系統動力學主要研究在呼吸過程中氣道內氣體的流動和肺循環中血液的流動，以及氣血間氣體的交換。
所有這些工作，包括生物材料的流變性質和動力學的研究，不僅有助於對人體生理滴理過程的了解，而且還能為人工臟器的設計和製造提供科學依據。生物力學還研究植物體液的輸運(見植物體內的流動）。
環境對生理的影響也是生物力學的一個研究內容。眾所周知，氧對生物體的發育有很大影響，在缺氧環境下生物體發育較慢，在富氧環境下發育較快。即使在短期內，環境的影響也是明顯的。實驗表明：在含10%的氧氣、壓力為一個大氣壓（1大氣壓=101 325帕）的環境中的幼鼠，即使只生活24小時，在直徑為15～30微米的肺小動脈壁下，也會出現大量的纖維細胞。若延續4～7天，纖維細胞則會過渡為典型的平滑肌細胞，這無疑會影響肺循環中血液的流動。又如處於高加速度狀態中的人，其血液的慣性會有明顯的改變，懸垂器官會偏離原位，從而改變體內血液的流動狀態。
在設計水中航行的工具時，經常需要考慮最佳外形。最佳推進方式和最佳操縱方式。由於自然選擇，具有這些優點的永生物較易生存下來洇此，研究某些水生物的運動可以得到一些值得借鑒的知識。例如，海豚是一種較高級的動物，它具有高效率的推進機制和很好的外形，特別是它的皮膚，分為兩層，其間充滿了彈性纖維和脂肪組織，具有特殊的減阻特性，在高速游動時能夠保持層流邊界層狀態，這是因為它的皮膚對邊界層中壓力梯度變化十分敏感，能作適當的彈性變形以降低逆壓梯度，因而在高速游動時，表皮能產生波狀運動以抑制湍流的出現。又如纖毛蟲的運動是通過纖毛的特殊運動實現的，在人的呼吸道內也保持有這種低級生物的運動方式，即利用纖毛排除呼吸道內的某些異物。總之，研究大自然中生物運動的意義是很明顯的。

6、6463t5高精級力學性能

力學是一門獨立的基礎學科，是有關力、運動和介質(固體、液體、氣體是撒旦和等離子體)，宏、細、微觀力學性質的學科，研究以機械運動為主，及其同物理、化學、生物運動耦合的現象。力學是一門基礎學科，同時又是一門技術學科。它研究能量和力以及它們與固體、液體及氣體的平衡、變形或運動的關系。力學可粗分為靜力學、運動學和動力學三部分，靜力學研究力的平衡或物體的靜止問題;運動學只考慮物體怎樣運動，不討論它與所受力的關系;動力學討論物體運動和所受力的關系。現代的力學實驗設備，諸如大型的風洞、水洞，它們的建立和使用本身就是一個綜合性的科學技術項目，需要多工種、多學科的協作。

7、研究動物口腔結構和其力學性能的意義

這類研究總的來說在國內還很不成熟，在一些發達國家還可以，需要資金的支撐。國外有很多科研小組專門研究恐龍等已經滅絕的大型爬行動物的咬力，撲食能力，還有研究大型貓科動物，海洋生物的，牙齒許多特徵都是受到所吃食物的緊密影響的，所以對研究動物的進化是有幫助的。

8、生物材料都有那些

生物材料用於人體組織和器官的診斷、修復或增進其功能的一類高技術材料，即用於取代、修復活組織的天然或人造材料。包括金屬材料（如鹼金屬及其合金等）、無機材料（生物活性陶瓷，羥基磷灰石等）和有機材料三大類。有機材料中主要是高分子聚合物材料，高分子材料通常按材料屬性分為合成高分子材料（聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他醫用合成塑料和橡膠等）、天然高分子材料（如膠原、絲蛋白、纖維素、殼聚糖等）；

9、產物可能不具有生物活性.什麼叫「生物

產物可能不具有生物活性
按材料功能劃分： *1、血液相容性材料 如人工瓣膜、人工氣管、人工心臟、血漿分離膜、血液灌流用吸附劑、細胞培養基材等； *2、軟組織相容性材料 如隱形眼睛片的高分子材料,人工晶狀體、聚硅氧烷、聚氨基酸等,用於人工皮膚、人工氣管、人工食道、人工輸尿管、軟組織修補等領域； *3、硬組織相容性材料 如醫用金屬、聚乙烯、生物陶瓷等,關節、牙齒、其它骨骼等； *4、生物降解材料 如甲殼素、聚乳酸等,用於縫合線、葯物載體、粘合劑等； *5、高分子葯物多肽、胰島素、人工合成疫苗等,用於糖尿病、心血管、癌症以及炎症等. 按材料來源分類： *1、自體材料 *2、同種異體器官及組織； *3、異體器官及組織； *4、人工合成材料； *5、天然材料根據組成和性質分為： * 1、生物醫用金屬材料 * 2、醫用高分子材料 * 3、醫用無機非金屬材料生物醫用金屬材料較優秀的生物醫用金屬材料有,醫用不銹鋼、鈷基合金、鈦及鈦合金、鎳鈦形狀記憶合金、金銀等貴重金屬、銀汞合金、鉭、鈮等金屬和合金. ⑴醫用不銹鋼具有一定的耐腐蝕性和良好的綜合力學性能,且加工工藝簡便,是生物醫用金屬材料中應用最多,最廣的材料. 常用鋼種有US304、316、316 L、317、317L等. 醫用不銹鋼植入活體後,可能發生點蝕,偶爾也產生應力腐蝕和腐蝕疲勞.醫用不銹鋼臨床前消毒、電解拋光和鈍化處理,可提高耐蝕性. 醫用不銹鋼在骨外科和齒科中應用較多. ⑵鈷基合金鈷基合金人體內一般保持鈍化狀態,與不銹鋼比較,鈷基合金鈍化膜更穩定,耐蝕性更好.在所有醫用金屬材料中,其耐磨性最好,適合於製造體內承載苛刻的長期植入件. 在整形外科中,用於製造人工髖關節、膝關節以及接骨板、骨釘、關節扣釘和骨針等.在心臟外科中,用於製造人工心臟瓣膜等. ⑶醫用鈦和鈦合金不僅具有良好的力學性能,而且在生理環境下具有良好的生物相容性.由於其比重小,彈性模量較其他金屬更接近天然骨,故廣泛應用於製造各種能、膝、肘、肩等人造關節.此外,鈦合金還用於心血管系統.鈦合金耐磨性能不理想,且存在咬合現象,限制了其使用范圍. 生物醫用高分子按應用對象和材料物理性能分為軟組織材料、硬組織材料和生物降解材料.其可滿足人體組織器官的部分要求,因而在醫學上受到廣泛重視.目前已有數十種高分子材料適用於人體的植入材料. * 軟組織材料：故主要用作為軟組織材料,特別 是人工臟器的膜和管材.聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡膠膜和管,可用於製造人工肺、腎、心臟、喉頭、氣管、膽管、角膜.聚酯纖維可用於製造血管、腹膜等. * 硬組織材料：丙烯酸高分子（即骨水泥）、聚碳酸醋、超高分子量聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、尼龍、硅橡膠等可用於製造人工骨和人工關節. * 降解材料：脂肪族聚醋具有生物降解特性,已用於可接收性手術縫線. 生物醫用無機非金屬材料生物無機材料主要包括生物陶瓷、生物玻璃和醫用碳素材料. 按植入生物活體內引起的組織與材料反應,生物陶瓷分為： ⑴近於惰性的生物陶瓷,如氧化鋁生物陶瓷、氧化鋯生物陶瓷、硼硅酸玻璃； ⑵表面活性生物陶瓷,如磷酸鈣基生物陶瓷、生物活性玻璃陶瓷； ⑶可吸收性生物陶瓷,如偏磷酸三鈣生物陶瓷、硫酸鈣生物陶瓷. 生物活性玻璃陶瓷植入活體後,能夠與體液發生化學反應,並在組織表面生成羚基磷灰石層,故可用於人工種植牙根、牙冠、骨充填料和塗層材料. 與自然骨比較,生物活性玻璃陶瓷雖然具有較高的強度,但韌性較差,彈性模量過高,易脆斷,在生理環境中抗疲勞性能較差,目前還不能直接用於承力較大的人工骨. 醫用碳素材料：具有接近於自然骨的彈性模量. 醫用碳素材料疲勞性能最優,強度不隨循環載荷作用而下降.無序堆垛的碳材料耐磨性理想. 醫用碳素材料在生理環境中較穩定,近於惰性,具有較好的生物相容性,不會引起凝血和溶血反應,特別適合於在生理環境中使用. 醫用碳材料已大量用於心血管系統的修復,如人工心臟瓣膜、人工血管.還可作為金屬和聚合物的塗層材料. 生物醫用復合材料生物醫用復合材料是由二種或二種以上不同材料復合而成的. 按基材分為：高分子基、陶瓷基、金屬基等生物醫用復合材料. 按增強體形態和性質分為纖維增強、顆粒增強、生物活性物質充填生物醫用復合材料. 按材料植入體內後引起的組織與材料反應分為：生物惰性、生物活性和可吸收性生物醫用復合材料.