生物軟組織材料

1、生物醫用材料大致可分為哪三類

生物材料應用廣泛，品種很多，有不同的分類方法。通常是按材料屬性分為：合成高分子材料（聚氨醋、聚醋、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）、金屬與合金材料（如欽金屬及其合金等）、無機材料（生物活性陶瓷，羥基磷灰石等）、復合材料（碳纖維／聚合物、玻璃纖維／聚合物等）。根據材料的用途，這些材料又可以分為生物惰性（bioinert）、生物活性（bioactive）或生物降解（biodegradable）材料。這些材料通過長期植入、短期植入、表面修復分別用於硬組織和軟組織修復與替換。生物醫用材料由於直接用於人體或與人體健康密切相關，對其使用有嚴格要求。首先，生物醫用材料應具有良好的血液相容性和組織相容性。其次，要求耐生物老化。即對長期植入的材料，其生物穩定性要好；對於暫時植入的材料，耍求在確定時間內降解為可被人體吸收或代謝的無毒單體或片斷。還要求物理和力學性質穩定、易於加工成型、價格適當。便於消毒滅茵、無毒無熱源、不致癌不致畸也是必須考慮的。對於不同用途的材料，其要求各有側重。

2、生物醫學材料的基本要求是什麼？

生物醫學材料基本的要求:無毒性，不致癌，不致畸，不引起人體細胞的突發和組織細胞的反應；與人體組織相容性好，不引起中毒、溶血凝血、發熱和過敏等現象；

化學性質穩定，抗體液、血液及酶的作用；具有與天然組織相適應的物理機械特性；針對不同的使用目的具有特定的功能。

生物醫用材料是一類用於診斷、治療、修復和替換人體組織、器官或增進其功能的新型高技術材料，涉及學科較為廣泛，學科交叉較深；

(2)生物軟組織材料擴展資料：

生物材料的發展綜合體現了材料學、生物學、醫學等多個領域科學與工程技術的水平。同時，生物再生材料產業作為材料科學、生物技術、臨床醫學的前沿和重點發展領域，以及整個生物醫學工程的基礎，已發展為整個經濟體系中最具活力的產業之一。

其不僅是構成現代醫學基礎的生物醫學工程和生物技術的重要基礎，且對材料科學和生命科學等相關學科的發展有重要的促進作用。

3、生物材料的人體影響

生物材料植入人體內後，會對局部組織和全身產生作用和影響。主要包括局部的組織反應和全身的免疫反應。
⑴局部組織反應
①排異反應：生物材料植人體內後，可在植人物周圍發生不同程度的炎症反應。這是機體對異物進行酶解和消化的結果。但大多數醫學生物材料比較穩定，不會被很快代謝掉。這時膠原纖維會包圍在植入物周圍形成被膜，或稱為包囊，將正常組織與植入物隔離開。纖維包囊形成後可發生以下變化：纖維囊增厚，從而影響局部血液供應，並為機體代謝產物和材料變性產物提供蓄積場所；纖維囊鈣化或變硬，引起機械性能不相配而產生疼痛；局部持續性感染，由於纖維囊血運較差，缺乏足夠的免疫細胞，壞死細胞清除較慢，使感染持續存在或加重。
②鈣化：生物材料表面形成鈣化經常導致材料喪失功能。引起鈣化有材料本身的原因，也有機體的原因，如材料的表面性質、死亡細胞的沉積、局部營養不良、體內鈣磷含量、機械運動等因素，都是產生或加速鈣化的原因。對於軟組織和心血管植入材料，應盡可能避免或減少鈣化的發生。而植入物刺激的鈣化對骨性組織的修復是有利的，如陶瓷以及復合材料制備的表面活性植入物，通過鈣化與組織結合，可防止界面活動。
③感染：感染是植入材料最常見的並發症。植入材料常常增加臨床手術的感染發生率。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強的加重組織感染的易感性，植入材料通過限制巨噬細胞的遷移，阻斷抗感染的生理過程；某些植入物的表機或其釋放出的可溶性成分，可干擾巨噬細胞的殺菌機制等。因此，生物醫學材料應在不影響其性能的情況下，採用適當方法嚴格滅菌。其植入手術應加強無菌操作。避免因感染導致的植入失敗。
④血液反應：主要是血栓形成，見於植入循環系統與血液密切接觸的生物醫學材料。因此，與血液接觸的植入材料都必須有優良的抗凝血性能。
⑤腫瘤：生物材料的致癌性是一個引人注目的問題。盡管在臨床極少見，但在動物實驗中卻屢見不鮮。可能與以下因素相關：植入材料在生物老化過程中釋放致癌物質；植入材料被致癌物質污染l纖維包膜增厚，導致局部組織代謝障礙，代謝產物長期積蓄，細胞發生突變的可能性增加；植入物的表面形狀、粉末狀或海綿狀的材料幾乎不會發生惡性腫瘤，纖維狀的材料也很少發生，只有表面光滑的材料才容易發生。因此在材料的選擇和應用上，避免使用可能產生刺激性、乃至有毒可溶物質的材料，盡可能使用表面粗糙的材料，植入時盡量減少材料與組織的間隙等。
⑵免疫反應：有些生物材料植入後可導致全身性的免疫反應，包括體液免疫和細胞免疫反應。臨床研究發現這種免疫反應的發生與補體的激活密切相關。例如高分子材料可通過補體系統經典途徑的激活，滌綸人工血管材料植入後可通過經典途徑和旁路途徑激活補體。植人材料引起的免疫反應常見於應用接觸血液的生物醫學材料，如人工透析使用的透析膜等。在臨床上可表現為過敏反應，容易感染，惡性腫瘤發生率高，軟組織鈣化或纖維化，特別是肺纖維化、鈣化及動脈硬化等。

4、生物活性的常見材料

磷酸鈣材料
磷酸鈣生物活性材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類。前者是一種廣泛用於骨修補和固定關節的新型材料，國內研究抗壓強度已達60MPa以上。後者具有一定的機械強度和生物活性，可用於無機骨水泥的補強及制備有機與無機復合型植人材料。磷酸鈣纖維或晶須具有良好的生物活性和生物相容性，對人體無毒副作用，是生物陶瓷材料和有機高分子材料的理想增強材料。
羥基磷灰石
羥基磷灰石是目前研究最多的生物活性材料之一，作為最有代表性的生物活性陶瓷-羥基磷灰石[Ca10(P04)6(OH)2，簡稱HA] 。羥基磷灰石與脊椎動物骨和齒的主要無機成分相同，結構也非常相近，與動物體組織的相容性好，無毒副作用，界面活性優於各類醫用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。可廣泛應用於生物硬組織的修復和替換材料，如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個方面。另外，在HA生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻樑、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應用。 羥基磷灰石受到本身脆性高、抗折強度低的限制，因此在承重材料應用方面受到了限制。目前制備多孔陶瓷和復合材料是該材料的重要發展方向，制備塗層材料也是其重要分支之一。
生物活性玻璃
生物活性玻璃是一類能對機體組織進行修復、替代與再生、具有能使組織和材料之間形成鍵合作用的材料。生物活性玻璃（bioactiveglass，BAG）在1969年由Hench發現，由SiO2，Na2O，CaO和P2O5等基本成分組成的硅酸鹽玻璃。生物活性玻璃的降解產物能夠促進生長因子的生成、促進細胞的繁衍、增強成骨細胞的基因表達和骨組織的生長。是迄今為止唯一既能夠與骨組織成鍵結合，同時又能與軟組織相連接的人工生物材料。

5、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）；

6、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.

7、生物醫用材料的生物醫用材料的分類

生物醫用材料按用途可分為骨、牙、關節、肌腱等骨骼-肌肉系統修復材料，皮膚、乳房、食道、呼吸道、膀胱等軟組織材料，人工心瓣膜、血管、心血管內插管等心血管系統材料，血液凈化膜和分離膜、氣體選擇性透過膜、角膜接觸鏡等醫用膜材料，組織粘合劑和縫線材料，葯物釋放載體材料，臨床診斷及生物感測器材料，齒科材料等。
生物醫用材料按按材料在生理環境中的生物化學反應水平分為惰性生物醫用材料、活性生物醫用材料、可降解和吸收的生物醫用材料。
生物醫用材料按材料的組成和性質可以分類如下： 生物衍生材料是由經過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫用材料。也稱為生物再生材料。生物組織可取自同種或異種動物體的組織.特殊處理包括維持組織原有構型而進行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理，以及拆散原有構型、重建新的物理形態的強烈處理。由於經過處理的生物組織已失去生命力，生物衍生材料是無生命力的材料。但是,由於生物衍生材料或是具有類似於自然組織的構型和功能，或是其組成類似於自然組織，在維持人體動態過程的修復和替換中具有重要作用。主要用於人工心瓣膜、血管修復體、皮膚掩膜、纖維蛋白製品、骨修復體、鞏膜修復體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強劑和血液透析膜等。

8、為人類造福的生物醫學材料有哪些？

當一個人發生骨折時，醫生要用石膏為他固定患處；而患了齟齒時，則要用光固性高分子修補材料補上齟洞；而進行X光透視時所服用的鋇餐，對很多人而言也不陌生。這些材料都是生物醫學材料，又稱生物材料，是用以和生物系統結合，以診斷、治療或替換機體中的組織、器官或增進其功能。

生物醫學材料有很多種類，它可以是天然產物，也可以是合成材料，或者是它們的結合，還可用有生命力的活體細胞或天然組織與無生命的材料結合而成混雜材料。生物醫學材料不同於葯物，其主要治療目的不必要通過體內的化學反應或新陳代謝來實現，但是可以起到葯理作用，甚至起葯理活性物質的作用。與生物物質直接結合是生物醫學材料最基本的特性，如直接進入人體的植入材料，人工心肺、肝、腎等體外輔助裝置中與血液直接接觸的材料等。除應滿足一定的物理化學性質要求外，生物醫學材料還必須滿足生物學性能要求，即生物相容性要求，這是區別於其他功能材料的最重要特徵。

生物醫學材料按照組成和性質分為醫用金屬和合金、醫用高分子材料、生物陶瓷以及它們結合而成的生物醫學復合材料。經過處理的天然組織，由於其來源特殊，另成一類生物衍生材料。根據在生物環境中發生的生物化學反應水平，可分為近於惰性的、生物活性的以及可生物降解和吸收的材料。還可根據臨床用途，分為骨、關節、肌腱等骨骼——肌肉系統修復和替換材料；皮膚、乳房、食道、呼吸道、膀胱等軟組織材料；人工心瓣膜、血管、心血管內插管等醫用膜材料；組織粘合劑和縫線材料；葯物釋放載體材料；臨床診斷及生物感測器材料及齒科材料等。生物醫學材料事關人們健康，生產和使用都必須遵守國際標准化組織或中國國家標准，嚴格地進行安全性、可靠性評價並認可之後，才能投入使用。

9、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。