生命科学导论-现代生物材料.pptVIP

生 物 材 料 .前言 .天然生物材料 .生物医学材料 .组织工程材料 .仿生和智能材料 前 言 生物材料的定义 根据1972年以来国际会议上所广泛接受的定义，认为： 与活体相联系的材料植入活体内能起某种生物体功能的材料 模仿生物功能的材料 前 言 生物材料学的研究目的  在分析天然生物材料微装配、生物功能及形成机制的基础上，发展新型医用材料以用于人体组织器官的修复与替代；发展仿生高性能工程材料 前 言 生物材料研究内容 天然生物材料 生物医学材料 仿生智能与组织工程材料 天然生物材料 成分 原子、分子间作用力 强相互作用：离子键、共价键 弱相互作用：静电作用、色散力、氢键、 疏水键 结 构 特 征 分 类 结构蛋白 结构多糖 生物软组织 生物复合纤维 生物矿物 贝壳的结构: 生物医学材料 定义 指用于医疗的能植入生物体或能与生物组织相接合的天然或人造材料，如金属、陶瓷、高分子、人工培养的活体细胞、组织等 生物医学材料性能的基本要求 具有高度精确的生物学功能或模仿该功能 具有生物相容性 无宿主反应： 即生物材料在生理环境中 对机体不产生明显而有害 的效应 无材料反应： 即机体对材料也不产生明 显而有害的影响 影响生物相容性的因素 生物医用材料类型 生物医用金属材料 生物医用高分子材料 生物陶瓷 生物医用复合材料 生物衍生材料 生物医用金属材料 是一类用作生物医用材料的金属和合金，是一类生物惰性材料，是临床应用最广泛的承力植入材料 主要用于骨和牙等硬组织修复和替换，心血管和软组织修复以及人工器官制造中的结构元件 已用于临床的医学金属材料主要有不锈钢、基合金、钛基合金和多孔金属四大类 生物医用高分子材料 生物医用高分子材料的分类 生物陶瓷 生物医用复合材料 生物衍生材料 人工心瓣膜 材料在生物体内的反应 （材料反应） 膨胀浸析 腐蚀和降解 生物分子与材料表面的反应 膨胀浸析 膨胀 物质从组织进入材料，使完全致 密的材料体积增大的过程 浸析 液体进入材料内部或材料的某些 成分溶解在组织液相中，使材料 产生孔隙的过程 有害吸收例子— 变形的心脏瓣膜阀 膨胀浸析的例子 —药物释放 腐蚀和降解  生物分子与材料表面的反应 宿 主 反 应 宿主反应的定义 生物医学材料植入生物体内，会引起活体系统 对材料的反应，包括植入材料附近的局部组织 反应及整个活体全身的反应 生物医学材料的应用 合成高分子可吸收性缝线 这种缝线由对人体无害的可被生物降解的高分子聚合材料制成 聚合释放药物体系 1.生物可侵蚀体系 2.扩散/生物可侵蚀体系 3.生物降解聚合物由共价键与药物活 性因子结合，经水解作用而被释放 人工器官 人工血管 各种人工血管纤维编织法 下腔静脉狭窄手术示意 腹主动脉狭窄手术示意 左腿股动脉 破裂修补术 心脏起搏器 心脏起搏器分类 固定频率型起搏器作用原理 心脏起搏器的结构 三、组织工程材料 组织工程学 组织工程学是一门涉及应用 工程学和生命科学原理和方法来了解正常和 病理的哺乳类组织的结构功能关系，以及研 制生物代用品以恢复、维持或改善其功能的 一门学科 组织工程材料研究内容 干细胞培养获得目的器官 干细胞：主要源于脊髓能产生各类成熟细胞的细胞，分为专能干细胞和多能干细胞 目前已分离出能产生所有其他各种类型细胞的干细胞（主要是胚胎干细胞），这有助于培养和修复各种器官和组织 人工诱导生成目的器官 原理与方法 方法1 将特定分子（如生长因子）注入或植 入伤口或需再生器官之中，使患者自身的细胞 移向受伤处，引起组织的再生 用于包裹细胞的胶囊 这种胶囊主要由带孔的塑料薄膜组成, 其中含有可分泌特定药物或蛋白质的细胞 特点 可使特定物质能集中到达特定位点 可以避免免疫排斥所带来的问题 易损坏，不易取放 仿生和智能材料 仿生材料 仿制天然生物材料或具有生物功能，甚至是真正有生物活性的材料。 智能材料 定义 指模仿生物系统中同时具有感知和驱动双重功能的材料，又称机敏材料 感知、反馈和响应是智能材料的三大要素 智能材料分类 智能材料有哪些？ 正在研究的智能材料和系统有 小 结 天然生物材料 生物医学材料 组织工程材料 仿生和智能材料 含1千～5千个细胞 含1百万～ 10