文档介绍：生物材料与仿生材料
第一页，共119页
2021/11/15
1
生物医用（复合）材料
组织工程材料
生物陶瓷
仿生复合材料
J
J
J
J
本章主要内容
第二页，共119页
生物医用（复合）材料
.1 生物材料的定义与分类
生物医用材料的性能与分类
医用金属材料
医用高分子材料
无机生物医学材料
J
J
J
J
J
第三页，共119页
.1 生物材料的定义与分类
生物材料（Biomaterials）泛指一切与生物体相关的应用性材料或由生物体合成的材料。
按其应用可分为生物医用材料（Biomedical Materials）和与生物合成有关的应用材料。而按生物材料来源可分为天然生物材料和人工生物材料；与此同时材料学的发展使有些材料兼具天然和人工合成的特性。
狭义的生物材料指的是能够用来制作各种人工器官和制造与人体生理环境相接触的医疗用具和制品的材料，即生物医用材料。
第四页，共119页
生物材料包括三部分，即生物医用材料，仿生材料和生物模拟。
生物医用材料：最重要的是材料与人体相容性和材料本身的性能，通过组织工程、生长因子、DNA和自组装技术，可生产出人类的各种器官。事实上，除神经系统以外，人的各种器官都可制造。
仿生材料：生物是多年演化的结果，有很多特性值得模仿，通过深入研究现有生物体和生物现象而进行仿造，对材料的发展将起到推动作用。
生物材料的另一种分类方法
第五页，共119页
生物医用材料（Biomedical Materials）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。
日本北海道大学的科学家们利用从鲑鱼皮中提取的胶原制造全球首例人造血管。
第六页，共119页
第七页，共119页
生物医用材料与工业材料的最大区别是在生理环境下使用。移植在生物体内的仿生材料，除了能达到补钙的目的以外，对周围组织和血液不应该有不良的影响，即应具有生物相容性。另外，植入人体的仿生材料，应有足够的力学性能，不能发生脆性破裂、疲劳断裂及腐蚀破坏等，即应具有力学相容性。
生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，是生物、医学、化学和材料科学交叉形成的边缘学科。具体涉及到化学、物理学、高分子化学、高分子物理学、生物物理学、生物化学、生理学、药物学、基础与临床医学等很多学科。
第八页，共119页
生物（医用）材料的发展史
目前被详细研究过的生物（医用）材料已超过1000种，被广泛应用的有90多种，1800多种制品。西方国家每年耗用生物（医用）材料量以10~15%的速度增长，1980年全球医用生物（医用）材料及制品的销售额为200亿美元，1990年达500亿美元，1995年近1000亿美元。
历史上首个人造心脏Jarvik-7，是在1982年植入病人Barney Clark的体内。他共活了112天。另一名也植入Jarvik-7的病人William Schrodedr则活了620天。
第九页，共119页
生物医用材料是研制人工器官及一些重要医疗技术的物质基础，综观人工器官及医疗装置的发展史，每一种新型生物材料的发现都引起了人工器官及医疗技术的飞跃。
生物惰性医用硅橡胶—人工耳、人工鼻、人工颌骨等
血液相容性较好的各向同性碳被复材料—碟片式机械心脏瓣膜
血液亲和性及物理机械性能较好的聚氨酯嵌段共聚物—促使人工心脏向临床应用跨越一大步
可形成假生物内膜的编织涤纶管—人工血管向实用化飞跃。
第十页，共119页