人工关节等的医用材料课件.ppt
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- 人工关节 医用 材料 课件
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1、 一、医用高分子高分子材料的定义(Biomedical materials) 医用高分子材料则是生物医用材料中的重要组成部分,主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、患疾治疗等医疗领域。 众所周知,生物体是有机高分子存在的最基本众所周知,生物体是有机高分子存在的最基本形式,有机高分子是生命的基础。动物体与植物体形式,有机高分子是生命的基础。动物体与植物体组成中最重要的物质组成中最重要的物质蛋白质、肌肉、纤维素、蛋白质、肌肉、纤维素、淀粉、生物酶和果胶淀粉、生物酶和果胶等都是高分子化合物。因此,等都是高分子化合物。因此,可以说,生物界是天然高分子的巨大产地。高分子可以说,生物界是天然高分
2、子的巨大产地。高分子化合物在生物界的普遍存在,决定了它们在医学领化合物在生物界的普遍存在,决定了它们在医学领域中的特殊地位。在各种材料中,高分子材料的分域中的特殊地位。在各种材料中,高分子材料的分子结构、化学组成和理化性质与生物体组织最为接子结构、化学组成和理化性质与生物体组织最为接近,因此最有可能用作医用材料。近,因此最有可能用作医用材料。早在公元前3500年,埃及人就用棉花纤维、马鬃缝合伤口。墨西哥印地安人用木片修补受伤的颅骨。公元前500年的中国和埃及墓葬中发现假牙、假鼻、假耳。进入20世纪,高分子科学迅速发展,新的合成高分子材料不断出现,为医学领域提供了更多的选择余地。1936年发明了
3、有机玻璃后,很快就用于制作假牙和补牙,至今仍在使用。1943年,赛璐珞薄膜(硝酸纤维素)开始用于血液透析。 1949年,美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章中,第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关节和股骨,利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况。 20世纪50年代,有机硅聚合物被用于医学领域,使人工器官的应用范围大大扩大,包括器官替代和整容等许多方面。此后,一大批人工器官在50年代试用于临床。如人工尿道(1950年)、人工血管(1951年)、人工食道(1951年)、人工心脏瓣膜(1952)、人工心肺(1953年)、人工关节(1954年)、人工肝(1958年)等。进入60年代医
4、用高分子材料开始进入一个崭新的发展时期。 1975年手术缝合线投入市场20世纪80年代,隐形眼镜20世纪90年代 商品化人工皮肤2000年人工胰进入临床试验例如:例如:德国产品德国产品 UHMWPE材料材料ISO5834-2ASTM F648可用为人工关节、可用为人工关节、人工骨骼植入人体人工骨骼植入人体极低的能耗极低的能耗0500100015002000250030003500年20052002200032752300165020%12%单位: 亿 美 元 世 界 医 疗器 械 市 场 生 物 材 料 和 制品 我国生物医学材料的生物医学工程产业的市场增长率高达 28(全球市场增长率20%)
5、,居全球之首。 我国人工关节 替换年增长率高达30,远高于美国的4。 -国家科技部资料775万肢残患者和每年新增的300万骨损伤患者 -需要大量骨修复材料2000万心血管病患者 -每年需要24万套人工心瓣膜肾衰患者 -每年需要12万个肾透析器(1 1)按材料的)按材料的来源来源分类分类 1 1)天然医用高分子材料)天然医用高分子材料 如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、多糖、甲如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、多糖、甲壳素及其衍生物等。壳素及其衍生物等。 2 2)人工合成医用高分子材料)人工合成医用高分子材料 如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等。如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等。 3 3)天然生物组织
6、与器官)天然生物组织与器官 取自患者自体的组织,例如采用自身隐静脉作为冠取自患者自体的组织,例如采用自身隐静脉作为冠状动脉搭桥术的血管替代物;状动脉搭桥术的血管替代物; 取自其他人的同种异体组织,例如利用他取自其他人的同种异体组织,例如利用他人角膜治疗患者的角膜疾病;人角膜治疗患者的角膜疾病; 来自其他动物的异种同类组织,例如采用来自其他动物的异种同类组织,例如采用猪的心脏瓣膜代替人的心脏瓣膜,治疗心脏病等。猪的心脏瓣膜代替人的心脏瓣膜,治疗心脏病等。 胶原可以用于制造止血海绵、胶原可以用于制造止血海绵、创伤辅料、人工创伤辅料、人工皮肤、手术缝合线、组织工程皮肤、手术缝合线、组织工程基质等。基
7、质等。 甲壳素、壳聚糖等产品生物相容性好,且具有止血、止痛、抑菌、促进肉芽组织和上皮组织的形成等作用,是外伤、创伤治疗的理想产品。伤口包扎材料护创膜 纤维蛋白 纤维蛋白是纤维蛋白原的聚合产物。纤维蛋白原是一种血浆蛋白质,存在于动物体的血液中。纤维蛋白原在人体内的主要功能是参与凝血过程。一类是直接用于治疗人体某一病变组织、替代人体某一部位或某一脏器、修补人体某一缺陷的材料。如用作人工管道(血管、食道、肠道、尿道等)、人造玻璃体(眼球)、人工脏器(心脏、肾脏、肺、胰脏等)、人造皮肤、人造血管,手术缝合用线、组织粘合剂、整容材料(假耳、假眼、假鼻、假肢等)的材料。 另一类则是用来制造医疗器械、用品的
8、材料,如注射器、手术钳、血浆袋等。这类材料用来为医疗事业服务,但本身并不具备治疗疾病、替代人体器官的功能,因此不属功能高分子的范畴。 对人体组织不会引对人体组织不会引起炎症或异物反应起炎症或异物反应不会致癌不会致癌 血液相容性,不会血液相容性,不会在材料表面凝血在材料表面凝血 长期植入人体内,长期植入人体内,不会减小机械强度不会减小机械强度能经受必要的清洁能经受必要的清洁消毒措施而不产生消毒措施而不产生变性变性易于加工成需要易于加工成需要的复杂形状的复杂形状 惰性的,不会因与体惰性的,不会因与体液接触而发生发应液接触而发生发应对医用高对医用高分子材料分子材料的基本要的基本要求求1、医用材料 高
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