引言
生物醫學(xué)材料是指一種具有特殊性能和特殊功能的材料,用于人工器官、手術(shù)修復、理療康復、診斷和治療疾病,不會(huì )對人體組織產(chǎn)生不利影響。目前,各種合成材料和天然聚合物材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳材料以及各種復合材料已廣泛應用于臨床和科學(xué)研究。生物醫學(xué)材料是指一種具有特殊性能和特殊功能的材料,用于人工器官、手術(shù)修復、理療康復、診斷和治療疾病,不會(huì )對人體組織產(chǎn)生不利影響。目前,各種合成材料和天然聚合物材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳材料以及各種復合材料已廣泛應用于臨床和科學(xué)研究。
一、生物醫學(xué)材料的分類(lèi)
一般來(lái)說(shuō),臨床醫學(xué)對生物醫學(xué)材料有以下基本要求:無(wú)毒、不致癌、不致畸、不引起人體細胞突發(fā)和組織細胞反應;與人體組織具有良好的相容性,不會(huì )引起中毒、溶血、凝血、發(fā)熱和過(guò)敏;化學(xué)性質(zhì)穩定,具有抗體液、血液和酶的功能;它具有適合自然組織的物理和機械特性;它具有不同用途的特定功能。根據物質(zhì)屬性,生物醫學(xué)材料大致可分為以下幾類(lèi):
1、生物醫學(xué)金屬材料:醫用金屬材料(biomedicalMetallicMaterials)它是一種金屬或合金,作為一種生物醫學(xué)材料,具有很高的機械強度和抗疲勞性能,是臨床上應用最廣泛的承力植入材料,主要包括鈷合金(Co-Cr-Ni)、鈦合金(Ti-6Al-4V)和不銹鋼的人工關(guān)節和人工骨骼。鎳鈦形狀記憶合金具有形狀記憶的智能特性,可用于整形手術(shù)和心血管手術(shù)。
2、生物醫學(xué)高分子材料:生物醫學(xué)高分子材料(BiomedicalPolymer)合成聚合物醫療材料有兩種:天然和合成。通過(guò)分子設計,我們可以獲得許多具有良好物理機械和生物相容性的生物材料。其中,軟材料通常用作血管、食管和指關(guān)節等人體軟組織的替代品;合成硬材料可用作人工硬腦膜、籠架球形人工心臟瓣膜球形閥等;室溫硫化硅橡膠等液體合成材料可用作注入式組織修復材料。
3、生物醫學(xué)無(wú)機非金屬材料或生物陶瓷:生物陶瓷(BiomedicalCeramics)具有穩定的化學(xué)性質(zhì)和良好的生物相容性。生物陶瓷主要有兩種類(lèi)型:
(1)惰性生物陶瓷(如氧化鋁、醫用碳材料等),強度高,耐磨性好,分子中鍵力強。
(2)生物活性陶瓷(如羥基磷灰石和生物活性玻璃)具有在生理環(huán)境中逐漸降解和吸收或與生物體形成穩定化學(xué)鍵結合的特點(diǎn),具有非常廣闊的發(fā)展前景。
4、生物醫學(xué)復合材料:生物醫學(xué)復合材料(BiomedicalComposites)它是一種生物醫學(xué)材料,由兩種或兩種以上不同的材料組成,主要用于修復或更換人體組織、器官或改善其功能和制造人工器官。鈦合金和聚乙烯組織的假體通常用作關(guān)節材料;碳鈦合成材料是一種臨床應用良好的人工股骨頭;聚合物材料與生物聚合物(如酶、抗源、抗體和激素)的結合可用作生物傳感器。
5、生物醫學(xué)衍生材料:生物醫學(xué)衍生材料(BiomedicalDerivedMaterials)它是由經(jīng)過(guò)特殊處理的天然生物組織形成的生物醫學(xué)材料。它是一種沒(méi)有生物活力的材料。然而,它在修復和更換人體組織方面起著(zhù)重要作用,因為它具有類(lèi)似于天然組織的結構和功能。主要用于皮膚掩膜、血液透析膜、人工心臟瓣膜等。
二是全球生物醫學(xué)材料市場(chǎng)的主要產(chǎn)品
目前,有20種生物醫學(xué)材料廣泛應用于醫療器械(植入式器械、體外循環(huán)系統等),包括12種醫用聚合物、4種金屬、2種陶瓷和2種其他聚合物。近300種醫用植入體和人工器官是利用現有的生物醫學(xué)材料開(kāi)發(fā)和應用的,主要包括心臟和心血管系統(起搏器、心臟瓣膜、人造血管、導管和分流管);矯形手術(shù)(內固定器械,如人工關(guān)節、骨板、骨螺釘、骨缺損填充或修復體、脊柱和脊柱融合器械、神經(jīng)肌肉和人工關(guān)節軟骨的功能模擬等);整形外科(顱、頜面、耳、鼻等修復體及人工乳房等);軟組織修復(人工尿道、人工膀胱及腸道、內外分流管、人工氣管、縫線(xiàn)及組織粘合修復材料等);牙科(牙種植體、牙槽骨替換、增高和填充劑等);感覺(jué)神經(jīng)系統(人工晶狀體、接觸鏡、神經(jīng)導管、中耳修復體、經(jīng)皮導線(xiàn)、聽(tīng)力和視力修復體重建等),以及藥物和生物活性物質(zhì)的控釋載體。