![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
生物医学功能材料省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
《生物医学功能材料省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《生物医学功能材料省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx(65页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第八章第八章 生物医学功效材料生物医学功效材料第1页Company L内内 容容生物医学材料特征与评价生物医学材料特征与评价1人工器官与生物医学材料人工器官与生物医学材料2药品载体药品载体3第2页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价生物材料:用于生物系统疾病诊疗、治疗、修复或替换生物体组织或器官,促进或恢复其功效材料。包含与活体相联络材料、植入活体内能起某种生物体功效材料和模仿生物功效材料。生物材料是材料科学领域中正在发展各种学科相互交叉渗透领域,其研究内容包括材料科学、生命科学、化学、生物学、解剖学、病理学、临床医学、药品学等学科,同时还包括工程技术和管理学科范围。生物材料
2、不是药品,其治疗路径是以生物机体直接结合和相互作用为基本特征。Company L第3页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价研究目标:在分析天然生物材料微装配、生物功效及形成机制基础上,发展新型医用材料以用于人体组织器官修复与替换,发展仿生高性能工程材料。研究内容:1、生物体生理环境、组织结构、器官生理功效及其替换方法研究;2、含有特种生理功效生物医学材料合成、改性、加工成型以及特种生理功效与其结构关系研究。3、材料与生物体细胞、组织、体液、免疫、内分泌等生理系统相互作用以及降低材料毒副作用对策和方法研究;4、生物医学材料卫生学处理和管理以及医用安全性评价方法与标准研究。Com
3、pany L第4页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价v古代:利用天然物质和材料治病。v公元前50,黄金修复失牙;v公元前35,古埃及,棉花纤维、马鬃等缝合伤口;v公元前25,中国、埃及,假手、假鼻、假耳等人工假体;v隋末唐初,银膏补牙-成份是银、锡、汞,与当代牙齿填充材料汞齐合金类似。v近代:v1829年,经过各种金属系统动物试验,得出金属铂对机体组织刺激性最小;v1851年创造天然橡胶硫化方法后,开始利用天然高分子硬橡木制作人工牙托和颚骨进行临床治疗;Company L第5页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价v1892年,用硫酸钙填充骨缺损,这是陶瓷材
4、料植入人体最早实例。v当代:生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪代。v不锈钢:v1926年,含18%铬和8%镍首先应与于骨科治疗,随即应与于口腔科;v1934年,研制出高铬低镍单相组织AISI302和304,在体内生理环境下耐腐蚀性显著提升;v1952年,开发出耐蚀性更加好AISI316不锈钢;v 60年代,研制出超低碳不锈钢AISI316L和317L。v钴镍合金:铸造钴镍合金首先在口腔中得到应用;v20世纪30年代末被应用于制作接骨板、骨钉等内固定器械;Company L第6页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价50年代成功制成人工髋关节;60年代为了提升力学性能,研制
5、出铸造钴铬钨镍合金和铸造钴铬钼合金,并应用于临床;70年代为了改进钴基合金抗疲劳性能,研制出铸造钴铬钼钨铁合金和含有多相组织MP35N钴铬钼镍合金,应用于临床。钛:金属钛,优异耐蚀性、生物相容性、密度低;40年代,制作外科植入体;50年代用纯钛制作接骨板和骨钉;70年代,Ti6A14V合金、TiSAl2.5Sn合金和钛钼锌锡等合金取得应用,使钛和钛合金成为继不锈钢和钴基合金之后又一类主要医用金属材料;Company L第7页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价70年代以后,NiTi系为代表形状记忆合金逐步在骨科和口腔科得到应用,并成为医用金属材料主要组成部分。生物陶瓷:从60
6、年代初开始应用于生物材料。多晶氧化铝陶瓷-低温各向同性碳-生物玻璃-羟基磷灰石(生物活性陶瓷)-生物陶瓷复合材料-引入活体细胞或生长因子生物陶瓷构架;医用高分子:开始于50年代有机硅聚物发展。有机硅聚合物-聚甲基丙烯酸甲脂(骨水泥)-医用高分子材料大发展,制作了人工心瓣膜、人工血管、人工骨、手术缝合线等;90年代以后,借助于生物技术和基因工程发展,由无生物存活性材料扩展到含有生物学功效材料领域,其基本特征是含有促进细胞分化、增殖、诱导组织再生、参加生命活动等功效。Company L第8页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价分类:按材料属性分类,材料功效分类,材料起源分类和使用
7、部位分类。按材料属性分类:A、医用金属材料:包含不锈钢、钴基合金,钛及合金等,广泛应用于人工假体、人工关节、医疗器械等。B、医用无机材料:主要是生物陶瓷。分为惰性生物陶瓷,如氧化铝生物陶瓷;表面生物活性陶瓷,如磷酸钙基生物陶瓷;可降解生物陶瓷,如-磷酸三钙陶瓷等。C、医用高分子材料:依据起源分为天然和合成,天然如多糖类、蛋白类,合成聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等,用于人体器官、组织、关节、药品载体等。D、医用复合材料:不一样种材料混合或结合,克服单一材料缺点,可取得性能更优材料。Company L第9页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价按材料功效分类:A、硬组织相容性
8、材料:主要用于生物机体关节、牙齿及其它骨组织。B、软组织相容性材料:主要用于人工皮肤、人工气管、人工食道等。C、血液相容性材料:主要用于人工血管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等。D、生物降解材料:主要用于吸收型缝合线、药品载体、愈合材料、粘合剂以及组织缺损用修复材料。按材料起源分类:A、自体组织,如人体听骨、血管等替换组织。B、同种异体器官及组织,如不一样人体之间器官移植。C、异种器官及组织,如动物骨、肾替换人体器官。D、天然生物材料,如动物骨胶原、甲壳素、珊瑚等。E、人工合成材料,如各种人工合成新型材料。Company L第10页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征
9、与评价特征与评价按使用部位分类:A、硬组织材料,骨、牙齿用材料。B、软组织材料,软骨、脏器用材料。C、心血管材料,心血管以及导管材料。D、血液代用材料,人工红血球、血浆等。E、分离、过滤、透析膜材料,血液净化、肾透析以及人工肺气体透过材料等。生物医用材料基本要求:(一)生物相容性:对人体无毒、无刺激、无致畸、致敏、致突变或致癌作用;生物相容性好,在体内不被排斥,无炎症,无慢性感染,种植体不致引发周围组织产生局部或全身性反应,最好能与骨形成化学结合,含有生物活性;无溶血、凝血反应等。Company L第11页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价(二)化学稳定性:耐体液侵蚀,不产
10、生有害降解产物;不产生吸水膨润、软化变质;本身不改变等。(三)力学条件:足够静态强度,如抗弯、抗压、拉伸、剪切等;含有适当弹性模量和硬度;耐疲劳、摩擦、磨损、有润滑性能。(四)其它要求:良好空隙度,体液及软硬组织易于长入;易加工成形,使用操作方便;热稳定好,高温消毒不变质等性能。生物相容性:材料与生物体之间相互作用后产生各种生物、物理、化学等反应一个概念。普通地讲,就是材料植入人体后与人体相容程度,也就是说是否会对人体组织造成毒害作用。Company L第12页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价生物相容性依据材料接触部位分为三类:1、血液相容性:材料用于心血管系统与血液接触
11、,主要考查与血液相互作用;2、组织相容性:材料与心血管外组织和器官接触,主要考查与组织相互作用,也称普通生物相容性;3、力学相容性:对于植入体内承受荷载,以及要求其弹性形变和植入部位组织弹性形变相协调生物材料力学性能。材料与机体组织发生两种反应:材料反应和宿主反应。宿主反应:生物机体对植入材料反应。材料反应:材料对生物机体作用产生反应。Company L第13页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价生物相容性评价:体外试验和动物体内试验。体外试验:溶出物测定、溶血试验、细胞毒性试验等。动物体内试验:急性全身毒性试验、刺激试验、致突变试验、肌肉埋植试验、致敏试验、长久体内试验等。
12、研究现实状况:多处于经验和半经验阶段,为满足应用要求。当前进入“生物医学材料分子设计学”建立积累数据和资料阶段,个别性能分子设计已被应用。较活跃生物医学材料主要有高抗凝血材料、生物活性陶瓷及玻璃、钛及钛合金、镍钛记忆合金、生物活性缓释材料及靶向药品在体材料、生物粘合剂、可生物降解与可吸收性生物材料、纳米生物材料、智能与杂化材料和血液净化材料。Company L第14页生物医学功效材料生物医学功效材料-特征与评价特征与评价研究方向:生物相容性分子设计学研究、血液相容性材料研究、生物膜材料研究、缓释材料研究、天然生物材料中再生胶原及弹性纤维蛋白稳定化和增强处理方法、甲壳素和透明质酸代替物应用研究、
13、生物陶瓷和生物玻璃材料研究、医用钛及钛合金、镍钛合金材料表面与体液相互作用机理和生化反应及金属表面生物惰性化处理方法研究、生物材料表面修饰学研究、生物相容性表征及评价方法研究、生物活性材料、仿生材料、智能材料、生物/合成杂化材料研究。发展趋势:筛选现有或新出现材料;研究材料相容性、机械性和老化性;表面修饰研究;材料分子设计。Company L第15页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官人工器官:研究模拟人体器官结构和功效,用人工材料和电子技术制成部分或全部替换人体自然器官功效机械和电子装置。当人体器官病损而用常规方法不能医治时,有可能给病人使用一个人工制造器官来取代或部分取代病损
14、自然器官,赔偿或修复或辅助其功效。按功效分类:(1)支持运动功效人工器官,如人工关节、人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌电控制人工假肢等。(2)血液循环功效人工器官,如人工心脏及其辅助循环装置、人工心脏瓣膜、人工血管、人工血液等。Company L第16页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官(3)呼吸功效人工器官,如人工肺(人工心肺机)、人工气管、人工喉等。(4)血液净化功效人工器官,如人工肾(血液透析机)、人工肺等。(5)消化功效人工器官,如人工食管、人工胆管、人工肠等。(6)排尿功效人工器官,如人工膀胱、人工输尿管、人工尿道等。(7)内分泌功效人工器官,如人工胰、人工胰岛细胞。(
15、8)生殖功效人工器官,如人工子宫、人工输卵管、人工睾丸等。Company L第17页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官(9)神经传导功效人工器官,如心脏起搏器、膈起搏器等。(10)感觉功效人工器官,如人工视觉、人工听觉(人工耳蜗)、人工晶体、人工角膜、人工听骨、人工鼻等。(11)其它类,人工硬脊膜、人工皮肤等。按原理分类机械式装置(如人工心脏瓣膜、人工气管、人工晶体等)电子式装置(如人工耳蜗、人工胰、人工肾、心脏起搏器等)按使用方式分类植入式,如人工关节、人工心脏瓣膜、心脏起搏器。体外式,如人工肾、人工肺、人工胰。体外式人工器官实际上都是由电子控制精密机械装置。Company
16、L第18页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官v人工心脏:利用机械方法把血液输送到全身各器官以代替心脏功效装置。v1982年,JARVIK-7是世界上第一个试图永久性植入人体完全人工心脏,最大缺点是需要由体外装置提供动力能源。v1998年,首个轻便式心脏“辅助器”投放v英美市场。20,给病人植入首个Jarvikv-2000型人工心脏,重约90克,附在心脏v左心室上。v年7月2日,世界上第一v例全植入式人工心脏植入手v术在美国取得成功。Company L第19页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官人工心脏包含血泵、驱动装置、监控系统、能源。血泵:包含膜式血泵、囊型血泵
17、、管型血泵及螺形血泵等四种,材料有硅橡胶、甲基硅橡胶、嵌段硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯和复合材料等。驱动系统:供给人工心脏血泵工作动能。形式多样,大致可分为机械、电动、磁力、气压、液压五种形式。监控系统:监控人工心脏工作状态。基本上从血泵机能,驱动装置各项指标及血液循环生理参数改变三个方面进行监控。能源:依靠外加能源工作以推进血液循环。既能满足功率要求,并使之微型化做到全置入体内,长久达多年使用能源,当前还未完全处理。Company L第20页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官人工心脏瓣膜:可植入心脏内代替心脏瓣膜(主动脉瓣、肺动脉瓣、三尖瓣、二尖瓣),能使血液单向流动,含有天然心
18、脏瓣膜功效人工器官。当心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手术或修补手术恢复或改进瓣膜功效时,则须采取人工心脏瓣膜置换术。换瓣病例主要有风湿性心脏病、先天性心脏病、马凡氏综合症等。人工瓣膜类型:机械瓣:球型瓣、碟型瓣、单叶碟瓣、双叶碟瓣;组织瓣(生物瓣):人组织瓣、动物组织瓣。Company L第21页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官 机械瓣制瓣材料普通包含三个方面:坚硬材料(支架)、弹性材料(阻塞体)、织品类材料(瓣环)。球型瓣:结构简单,开闭活动稳定、耐用,但中心血流受阻,在球瓣前后有涡流,是当前各类机械瓣“鼻祖”。碟型瓣:瓣架低,跨瓣压差大,属周围血流型,血液动力学性能差。
19、处理了球型瓣架过高问题,但整个瓣常出现血栓,偶而出现浮动碟与支架碰撞现象和支撑焊口断裂。双叶碟瓣:瓣叶活动灵活,有效瓣口面积较大,跨瓣压差小,血栓栓塞率低开放时为85。,流体力学性能最正确,是当前用得最多一个机械瓣。机械瓣膜材料血液相容性原因,植入机械瓣膜患者,在植入后须长久进行抗凝治疗,有引发严重出血危险。Company L第22页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官 生物瓣膜含有良好流体力学特征,没有阻塞体,血栓形成可能性非常低,不会对血液有形成份产生破坏;制作瓣膜材料有很好血液相容性,不会产生凝血、溶血以及形成血栓等良好特征,不需要进行抗凝治疗。生物瓣膜以钙磷酸盐沉积在生物
20、瓣材料上形成瓣膜钙化,致使材质弹性韧性以及机械强度都发生很大改变,造成生物瓣失灵。生物瓣优点:(1)不需要长久抗凝;(2)置换后靠近正常血液动力学;(3)能维持长久组织学上与功效完整性。作瓣膜材料生物组织有以下几个:同种同体组织有阔筋膜、肺动脉;同种异体组织有主动脉瓣、硬脑膜、阔筋膜;异种异体组织有猪主动脉瓣、牛心包、牛主动脉瓣。Company L第23页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官人工肺:又名氧合器或气体交换器,是代替人体肺脏排出CO2、摄取O2,进行气体交换人工器官,应用于心脏手术体外循环,和血泵配合称为人工心肺机。人工心肺机:由氧合器和血泵及辅助设备组成,能进行体外
21、循环机械装置。用于心脏手术体外循环、肺移植辅助呼吸、急性呼吸衰竭辅助治疗等。人工肺分为静立垂屏式、转碟式、鼓泡式和膜肺式。静立垂屏式:由上方储血室、氧合室和下方储血室三部分组成。静脉血先用血泵注入上方储血室,继而流向有机玻璃制成氧合室。氧合室内垂挂着3-14片不锈钢片。血液自上而下流动,在不锈钢片上与氧合室内充氧气接触进行血气交换。氧合血流流入下方储血室,由另一血泵注入人体。Company L第24页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官转碟式:将引流出静脉血流入一个圆筒形槽,槽内液面保持一定高度。槽上有一个固定有数十个圆形不锈钢碟片转轴,碟片一小半浸在血液中。当转轴转动时,它所带
22、动碟片上就涂上一层血液,与槽内氧气接触进行血气交换。鼓泡式:氧合室为柱状,氧气经过气体分散器变成小气泡进入氧合室,与血液混合后上升,进行血气交换。氧合室上方有去泡室,内装金属或塑料丝网架,上涂消泡剂硅油,血内气泡接触硅油马上破灭。去泡后氧合血经过滤后进入一个螺旋管状储血室储存,再经多级过滤,变温后注入人体。膜肺:依据仿生原理按照肺泡气体弥散生理功效设计,最靠近人体肺生理功效。Company L第25页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官原理:血液和氧气由薄膜隔开,一侧通静脉血,另一侧通纯氧。静脉血氧分压为40mmHg左右,而纯氧压力约700mmHg,氧气经膜弥散进入血液,使血液氧
23、合。血液中二氧化碳分压为40mmHg,氧气中PCO2为0-5mmHg,CO2经膜由血液向气体侧弥散,最终逸出。膜肺是伴随膜材料发展而发展。第一个膜肺用是聚氯乙烯。真正实用膜肺出现于1960年,膜材料为硅橡胶。膜肺大发展是在1980年以后,出现了各种高分子聚合物材料制成各种形式膜肺,如聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、醋酸纤维素、乙基纤维素、硅橡胶等。Company L第26页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官人工膀胱:替换膀胱功效人工装置。对膀胱肿瘤或因病变所致膀胱挛缩等症,患者在须行膀胱摘除术时,植人人工膀胱储存和排除尿液,不但可维持正常生活,而且能够克服普通尿道改
24、道等 手术带来各种并发症及给患者生活带来不便。人工膀胱类型有生物材料、非生物材料及 全置换体内植入型3种。(1)生物材料人工膀胱:自体组织移作人工膀 胱,如用肠代膀胱、胃代膀胱术等;异体组织移作人工膀胱,如采取经化学处理牛心包组织 制做人工膀胱。(2)非生物材料人工膀胱:Company L第27页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官体外留置型:采取各种造口术,用引流管将尿液引至体外,用集 尿袋作人工膀胱积蓄尿液。比如,采取硅橡胶作引流管,使用一次性集尿袋,使组织刺激反应和感染等并发症显著降低。移行上皮细胞再生型人工膀胱:利用膀胱移行上皮 细胞含有良好再生能力原理,在膀胱切除后,盆
25、腔内设 置膀胱支架,使残留膀胱及尿道组织沿支架再生成一 个膀胱,最终去除埋人膀胱支架。支架可分为 一、不能吸收膀胱支架,比如聚乙烯或明 胶海绵等制成支架,在用后需自体 内取出;二、生物降解材料制膀胱支架,比如以聚a氨基酸膜做支架,可全部降解。Company L第28页生物医学功效材料生物医学功效材料-人工器官人工器官(3)全置换体内植入型人工膀胱:由人工输尿管、单向止逆瓣、集尿器、人工括约肌装置和人工尿道五个部 分组成。人工膀胱上端左右有一段人工输尿管,与患者 原输尿管缝合联接。下端有一小段人工尿道与患者原有 尿道缝合联接。集尿器是人工膀胱储尿容器,上联单向止逆瓣预防尿液返流肾脏,下接人工括约
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生物医学 功能 材料 公共课 一等奖 全国 获奖 课件
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。