生物醫用材料的發展精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇生物醫用材料的發展，期待它們能激發您的靈感。

篇1

關鍵詞：生物醫學材料；生物相容性；應用現狀；發展前景

引言

生物醫學材料是一種毒副作用較小，生物相容性比較好的具有特殊性能和特殊功能的一種醫用材料，它對人的生命，組織器官是無害的。它的發展是以提升人類衛生健康水品，疾病治療，醫療保健為目的一種生物材料。生物醫學材料主要以生物高分子材料，生物陶瓷材料，生物醫學復合材料及生物金屬材料和生物醫學衍生材料為主。現如今生物醫學而材料已經廣泛應用于醫學領域和科研領域。

一、生物醫學材料的分類

1、醫用高分子材料

所謂生物醫學材料領域中發展最好的領域，醫用高分子材料自改革開放以來就發展非常迅速，現如今醫用高分子材料已經研究出了許多性能量好，應用廣泛的制成品。醫用高分子材料有很大的便利之處是原材料比較容易獲取，加工制成品比較簡單，而且研究發現人體大部分組織器官的軟組織部位，比如血管，呼吸道等都是由高分子材料構成，這一特點使得醫用高分子材料的應用越來越受到人們的重視。

2、生物陶瓷材料

生物陶瓷材料也可以因為其化學組成而被叫做生物無機非金屬材料，它也是具有大部分生物醫學材料共有的生物特性，它是一種具有很好的生物相容性，與醫用高分子材料相比生物陶瓷材料化學性質極其穩定。從性能上來講，生物陶瓷材料與生物體具有高度親和性，毒副作用非常小，也很少與生物體產生免疫排斥反應。由于生物陶瓷材料的這些良好特性，近年來也逐漸被研究開發，現已經普遍受到關注。生物陶瓷材料可以分為惰性生物陶瓷和生物活性生物陶瓷。每類生物陶瓷材料都逐漸被廣泛利用。

3、醫用金屬材料

生物金屬材料顧名思義具有很強的機械強度，因為這種材料的組成主要是金屬或者合金，它的化學組成決定了此種材料具有很好的抗疲勞特性。鈦合金和鈷合金就是被廣泛使用在臨床上為人所熟知的醫用類金屬材料，另外還有不銹鋼。它們三者常作為植入材料，主要運用于骨和牙等硬組織的替換。比較常用在臨床上的是貴重金屬例如金，銀和鉑，當然一些常見材料比如鐵、鎂及銅等都有應用于臨床試驗上，只是這些金屬的生物特性不是很好，因此尚未受到專家認可。

4、生物醫學復合材料

生物醫學復合材料是由兩種或兩種以上不同材料混合而成，比如現運用于臨床的一些生物傳感器就是由高分子材料結合生物高分子形成的。另外，人工骨頭也可以有碳和鈦復合而成。

5、生物醫學衍生材料

生物醫學衍生材料是將生物組織進行特殊處理形成的，雖然它已經不具有生物活性，但是由于它有著天然生物相同的構型因而在人體修復和替換的過程中成功率比較高。

二、生物醫學材料的應用現狀

生物醫學材料作為一項發展迅速的高新技術產業，它的發展已經受到全世界的普遍關注?，F如今隨著分子材料和人造器官的廣泛使用，生物醫學材料交叉著諸多學科成為創新材料的重要組成部分。生物醫學材料的運用雖然在亞洲地區發展較快，但目前還主要在經濟發達國家具有競爭優勢。發達國家現已逐步形成生物材料工業體系，創新材料制成產品比較多，每年的銷售額也非常巨大，甚至可以達到藥物市場的銷售額。目前，主要的生物材料產品中具有代表性的有：人工器官、人工關節、人工股骨頭都是運用生物醫學材料來替代的。

三、生物醫學材料的發展前景

生物醫學材料作為新技術革命中高新技術產業，將成為國民經濟發展的一個重要驅動力。就我國而言，人口眾多、人口老齡化、交通擁擠及衛生醫療狀況需要改善的國情來講，人們在生活水平不斷提高的同時對醫療保健的要求越來越高，同時對行業創新的提升具有迫切需求。生物醫學材料工業體系解決了眾多疾病難題，促進了醫療水平和提高了疾病治療成功率。現如今，國家已經充分認識生物醫學材料的V大發展前景，并投入大量資金用于技術研究、仿制到創新。在全區，如今生物醫學材料的發展已經能夠與汽車行業在經濟發展中的地位相比，銷售市場和銷售額大幅度擴增。

四、結語

綜上所述，生物醫學材料具有如此強大的經濟競爭實力，具有極大的發展前景。我國這場新技術革命中不僅面臨國內設施條件的制約，而且被發達國家的材料工業體系所發展的巨大市場所沖擊著。我國爭取在新技術革命中能夠占一席之地，必須加大對生物材料的研究和運用，從仿制到創新，加強知識產權的保護的同時也要積極向發達國家學習，迅速轉化成產業成果，重點突破，追蹤生物材料的前沿，形成競爭優勢。在國家的重點關注和支持的情況下，生物醫學材料這種高新技術產業即將在中國迅猛發展。

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    2 生物材料的類型與應用 生物材料種類繁多,到目前為止,被詳細研究過的生物材料已經超過一千種,在醫學臨床上廣泛應用的也有幾十種,涉及材料學科各個領域。依據不同的分類標準,可以分為不同的類型。

    2.1 以材料的生物性能為分類標準根據材料的生物性能,生物材料可分為生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物復合材料四類。

    2.1.1 生物惰性材料 生物惰性材料是指一類在生物環境中能保持穩定,不發生或僅發生微弱化學反應的生物醫學材料,主要是生物陶瓷類和醫用合金類材料。由于在實際中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在機體內也只是基本上不發生化學反應,它與組織間的結合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機械嵌聯,即形態結合。生物惰性材料主要包括以下幾類:(1)氧化物陶瓷 主要包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷.氧化鋁陶瓷中以純剛玉及其復合材料的人工關節和人工骨為主,具體包括純剛玉雙杯式人工髖關節;純剛玉— 金屬復合型人工股骨頭;純剛玉—聚甲基丙烯酸酯—鈷鉻鉬合金鉸鏈式膝關節,其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷 該材料主要用來制作部分人工關節。(3)Si3N4 陶瓷 該類材料主要用來制作一些作為替代用的較小的人工骨,目前還不能用作承重材料。(4)醫用碳素材料 它主要被作為制作人工心臟瓣膜等人工臟器以及人工關節等方面的材料。(5)醫用金屬材料 該類材料是目前人體承重材料中應用最廣泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它與人體環境的相容性.同時它還能制作各類其他人體骨的替代物。

    2.1.2 生物活性材料生物活性材料是一類能誘出或調節生物活性的生物醫學材料。但是,也有人認為生物活性是增進細胞活性或新組織再生的性質?，F在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基礎,其應用范圍也大大擴充. 一些生物醫用高分子材料,特別是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被視為生物活性材料.羥基磷灰石是一種典型的生物活性材料。由于人體骨的主要無機質成分為該材料,故當材料植入體內時不僅能傳導成骨,而且能與新骨形成骨鍵合。在肌肉、韌帶或皮下種植時,能與組織密合,無炎癥或刺激反應.生物活性材料主要有以下幾類:

    (1)羥基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作為最有代表性的生物活性陶瓷—羥基磷灰石(簡稱HAP)材料的研究, 在近代生物醫學工程學科領域一直受到人們的密切關注.羥基磷灰石 [Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎動物骨和齒的主要無機成分,結構也非常相近,與動物體組織的相容性好、無毒副作用、界面活性優于各類醫用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。因此可廣泛應用于生物硬組織的修復和替換材料,如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個方面.另外,在HA 生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應用.又因為該材料受到本身脆性高、抗折強度低的限制,因此在承重材料應用方面受到了限制.現在該材料已引起世界各國學者的廣泛關注。目前制備多孔陶瓷和復合材料是該材料的重要發展方向,涂層材料也是重要分支之一。該類材料以醫用為目的,主要包括制粉、燒結、性能實驗和臨床應用幾部分。

    (2)磷酸鈣生物活性材料 這種材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類.前者是一種廣泛用于骨修補和固定關節的新型材料,有望部分取代傳統的PMMA 有機骨水泥. 國內研究抗壓強度已達60MPa 以上。后者具有一定的機械強度和生物活性,可用于無機骨水泥的補強及制備有機與無機復合型植入材料。

    (3)磁性材料 生物磁性陶瓷材料主要為治療癌癥用磁性材料,它屬于功能性活性生物材料的一種。把它植入腫瘤病灶內,在外部交變磁場作用下,產生磁滯熱效應,導致磁性材料區域內局部溫度升高,借以殺死腫瘤細胞,抑制腫瘤的發展。動物實驗效果良好。

    (4)生物玻璃 生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃兩類。目前關于該方向的研究已成為生物材料的主要研究方向之一。

    2.1.3 生物降解材料所謂可降解生物材料是指那些在被植入人體以后,能夠不斷的發生分解,分解產物能夠被生物體所吸收或排出體外的一類材料,主要包括β-TCP 生物降解陶瓷和生物陶瓷藥物載體兩類,前者主要用于修復良性骨腫瘤或瘤樣病變手術刮除后所致缺損,而后者主要用作微藥庫型載體,可根據要求制成一定形狀和大小的中空結構,用于各種骨科疾病。

    2.1.4 生物復合材料生物復合材料又稱為生物醫用復合材料,它是由兩種或兩種以上不同材料復合而成的生物醫學材料,并且與其所有單體的性能相比,復合材料的性能都有較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進一步提高或改善某一種生物材料的性能。該類材料主要用于修復或替換人體組織、器官或增進其功能以及人工器官的制造,它除應具有預期的物理化學性質之外,還必須滿足生物相容性的要求,這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求,而且復合之后不允許出現有損材料生物學性能的性質。按基材分生物復合材料可分為高分子基、金屬基和陶瓷基三類,它們既可以作為生物復合材料的基材,又可作為增強體或填料,它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質各異的生物醫學復合材料,利用生物技術,一些活體組織、細胞和誘導組織再生的生長因子被引入了生物醫學材料,大大改善了其生物學性能,并可使其具有藥物治療功能,已成為生物醫學材料的一個十分重要的發展方向,根據材料植入體內后引起的組織反應類型和水平,它又可分為近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動物中絕大多數組織均可視為復合材料,生物醫學復合材料的發展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。

    2.2 以材料的屬性為分類標準

    2.2.1 生物醫用金屬材料生物醫用金屬材料是用作生物醫學材料的金屬或合金,又稱外科用金屬材料或醫用金屬材料,是一類惰性材料,這類材料具有高的機械強度和抗疲勞性能,是臨床應用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應用非常廣泛,及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個方面,除了要求它具有良好的力學性能及相關的物理性質外,優良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫用金屬材料應用中的主要問題是由于生理環境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴散及植入材料自身性質的退變,前者可能導致毒副作用,后者常常導致植入的失敗。已經用于臨床的醫用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。此外,還有形狀記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮、鋯等。

    2.2.2 生物醫用高分子材料 醫用高分子材料是生物醫學材料中發展最早、應用最廣泛、用量最大的材料,也是一個正在迅速發展的領域。它有天然產物和人工合成兩個來源,該材料除應滿足一般的物理、化學性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。按性質醫用高分子材料可分為非降解型和可生物降解型兩類。對于前者,要求其在生物環境中能長期保持穩定,不發生降解、交聯或物理磨損等,并具有良好的物理機械性能。并不要求它絕對穩定,但是要求其本身和少量的降解產物不對機體產生明顯的毒副作用,同時材料不致發生災難性破壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品等方面。這類材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等. 而可降解型高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它們可在生物環境作用下發生結構破壞和性能蛻變,其降解產物能通過正常的新陳代謝或被機體吸收利用或被排出體外,主要用于藥物釋放和送達載體及非永久性植入裝置.按使用的目的或用途,醫用高分子材料還可分為心血管系統、軟組織及硬組 織等修復材料。用于心血管系統的醫用高分子材料應當著重要求其抗凝血性好,不破壞紅細胞、血小板,不改變血液中的蛋白并不干擾電解質等。

    2.2.3 生物醫用無機非金屬材料或稱為生物陶瓷。生物醫用非金屬材料,又稱生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等無機非金屬材料。此類材料化學性能穩定,具有良好的生物相容性。一般來說,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三類。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已經簡要作了介紹,而功能活性生物陶瓷是近年來提出的一個新概念.隨著生物陶瓷材料研究的深入和越來越多醫學問題的出現,對生物陶瓷材料的要求也越來越高。原先的生物陶瓷材料無論是生物惰性的還是生物活性的,強調的是材料在生物體內的組織力學環境和生化環境的適應性,而現在組織電學適應性和能參與生物體物質、能量交換的功能已成為生物材料應具備的條件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下兩類:(1)模擬性生物陶瓷材料 該類材料是將天然有機物(如骨膠原、纖維蛋白以及骨形成因子等)和無機生物材料復合,來模擬人體硬組織成分和結構,以改善材料的力學性能和手術的可操作性,并能發揮天然有機物的促進人體硬組織生長的特性。(2)帶有治療功能的生物陶瓷復合材料 該類材料是利用骨的壓電效應能刺激骨折愈合的特點,使壓電陶瓷與生物活性陶瓷復合,在進行骨置換的同時,利用生物體自身運動對置換體產生的壓電效應來刺激骨損傷部位的早期硬組織生長。具體來說是由于腫瘤中血管供氧不足,當局部被加熱到43~45℃時,癌細胞很容易被殺死?，F在最常用的是將鐵氧體與生物活性陶瓷復合,填充在因骨腫瘤而產生的骨缺損部位,利用外加交變磁場,充填物因磁滯損耗而產生局部發熱,殺死癌細胞,又不影響周圍正常組織。現在,功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段,臨床應用鮮有報道,但其發展應用前景是很光明的。各種不同種類的生物陶瓷的物理、化學和生物性能差別很大,在醫學領域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的發展前途.臨床應用中,生物陶瓷存在的主要問題是強度和韌性較差.氧化鋁、氧化鋯陶瓷耐壓、耐磨和化學穩定性比金屬、有機材料都好,但其脆性的問題也沒有得到解決。生物活性陶瓷的強度則很難滿足人體承力較大部位的需要。

    2.2.4 生物醫用復合材料此類材料在2.1.4 中已有介紹,此處不再詳述

    2.2.5 生物衍生材料生物衍生材料是由經過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫用材

    料,也稱為生物再生材料.生物組織可取自同種或異種動物體的組織. 特殊處理包括維持組織原有構型而進行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理,以及拆散原有構型、重建新的物理形態的強烈處理.由于經過處理的生物組織已失去生命力,生物衍生材料是無生命力的材料. 但是,由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構型和功能,或是其組成類似于自然組織,在維持人體動態過程的修復和替換中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修復體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復體、鞏膜修復體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強劑和血液透析膜等.

    3. 生物材料的性能評價 目前關于生物材料性能評價的研究主要集中在生物相容性方面.因為生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題.它是指生命體組織對生物材料產生反應的一種性能,該材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性.現在普遍認為,生物相容性包括兩大原則,一是生物安全性原則,二是生物功能性原則.生物安全性是植入體內的生物材料要滿足的首要性能,是材料與宿主之間能否結合完好的關鍵.關于生物材料生物學評價標準的研究始于20 世紀70 年代,目前形成了從細胞水平到整體動物的較完整的評價框架.國際標準化組織(ISO)以 10993編號了17個相關標準,同時對生物學評價方法也進行了標準化.迫于現代社會動物保護和減少動物試驗的壓力,國際上各國專家對體外評價方法進行了大量的研究,同時利用現代分子生物學手段來評價生物材料的安全性、使評價方法從整體動物和細胞水平深入到分子水平.主要在體外細胞毒性試驗、遺傳性和致癌性試驗以及血液相容性評價方法等方面進行了一些研究.但具體評價方法和指標都未統一,更沒有標準化.隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發現評價生物材料對生物功能的影響也很重要.關于這一方面的研究主要是體外法。具體來說側重于對細胞功能的影響和分子生物學評價方面的一些研究?？傊?關于生物功能性的原則是提出不久的一個新的生物材料的評價方面,它必將隨著研究的不斷深入而向前發展.而涉及材料的化學穩定性、疲勞性能、摩擦、磨損性能的生物材料在人體內長期埋植的穩定性是需要開展評價研究的一個重要方面。

    4 生物材料的發展趨勢展望 生物材料科學是20 世紀新興學科中最耀眼的新星之一。現在,生物材料科學已成為一門與人類現代醫療保健系統密切相關的邊緣學科。其重要性不僅因為它與人類自身密切相關,還因為它跨越了材料、醫學、物理、生物化學和現代高科技等諸多學科領域。現在對于該材料的研究已從被動地適應生物環境發展到有目的地設計材料,以達到與生物組織的有機連接。并隨著生命科學和材料科學的發展,生物材料必將走向功能性半生命方向。生物材料的臨床應用已從短期的替換和填充發展成永久性牢固種植,并與其它高科技(如電子技術、信息處理技術)相結合,制備富有應用潛力的醫療器械。生物材料的研究在世界各國也日益受到重視.四年一次的世界生物材料大會代表著國際上生物材料研究的發展動態和目前的水平。分析認為,以下幾個方面是生物材料今后研究發展的幾個主要方向:

    (1)發展具有主動誘導、激發人體組織和器官再生修復功能的,能參與人體能量和物質交換產生相互結合的功能性活性生物材料,將成為生物材料研究的主要方向之一。

    (2)把生物陶瓷與高分子聚合物或生物玻璃進行二元或多元復合,來制備接近人體骨真實情況的骨修復或替代材料將成為研究的重要方向之一。

    (3)制備接近天然人骨形態的、納微米相結合的、用于承重的、多孔型生物復合材料將成為方向之一。

    (4)用于延長藥效時間、提高藥物效率和穩定性、減少用量及對機體的毒副作用的藥物傳遞材料將成為研究熱點之一。

    (5)血液相容性人工臟器材料的研究也是突破方向之一。

    (6)如何能夠制備出納米尺寸的生物材料的工藝以及納米生物材料本身將成為研究熱點之一。

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從古至今，金屬材料一直與人類文明的發展和社會進步關系密切。繼石器時代之后出現的銅器時代、鐵器時代都以金屬材料的應用為其時代的顯著標志；現在，種類繁多的金屬材料更是被廣泛應用于各個領域，成為社會發展的重要物質基礎。隨著社會和科技水平的不斷進步，人們對金屬材料的使用性能也在不斷提出更高要求。因此，為了開發性能更優的新型金屬材料，各國科學家都在不遺余力。

在中科院金屬研究所里活躍著一批癡迷新型金屬材料的科研人員，楊柯就是其中之一。作為專用材料與器件研究部主任，他始終致力于提升現有金屬材料的使用性能和新型結構/功能一體化金屬材料的研究開發，率領團隊在先進鋼鐵結構材料、生物醫用材料及器件、儲氫合金及應用等研究方面，取得了諸多研究成果。其中，由于與人類健康息息相關，生物醫用材料及器件的發展近年來備受關注。

生物醫用材料主要是指用于醫療上能夠植入生物體或與生物組織相結合的一類功能性材料。從資料記載來看，人類在古代已經嘗試使用外界材料替換或修補缺損的人體組織。公元前，人類開始利用天然材料如象牙，來修復骨組織；到了19世紀，由于金屬冶煉技術的發展，人們開始嘗試使用金屬材料，并逐漸發展到今天的生物醫用金屬材料，以解救在臨床上由于創傷、腫瘤、感染所造成的骨組織缺損患者以及因冠脈狹窄而引起的心血管病患者。

目前，楊柯團隊已經開發出抗菌不銹鋼、高氮無鎳奧氏體不銹鋼、生物可降解鎂合金等多種類型的新型醫用金屬材料。這些成果在業界引起廣大反響，更有專家大膽表示，新型醫用金屬材料的應用，將會帶來一場健康革命。接下來，我們將為您介紹這些“神通廣大”且與健康密切相關的新材料。

首先登場的是新型高氮無鎳奧氏體不銹鋼。鎳是一種重要合金元素，在被廣泛應用的醫用奧氏體不銹鋼中，添加鎳元素能夠使不銹鋼形成穩定的奧氏體結構，并具備耐腐蝕性、可塑性、無磁性、可焊接性和韌性等性能。然而醫學研究人員發現，鎳及其化合物具有致敏、致癌和誘發血栓等毒副作用。鑒于含鎳不銹鋼等醫用金屬對人體健康可能構成的危害，西方國家對日用和醫用金屬材料中鎳的含量制定了越來越高的要求，也由此引發了國際上對醫用無鎳不銹鋼的探索熱潮。

楊柯課題組從2000年開始研究醫用無鎳不銹鋼，并率先在國內開發出一種新型高氮無鎳奧氏體不銹鋼。楊柯介紹說：“新型不銹鋼以氮元素代替鎳元素來穩定不銹鋼的奧氏體結構，不僅改善了不銹鋼的生物安全性和力學、耐蝕等性能，且隨著鋼中氮含量的提高，高氮無鎳奧氏體不銹鋼的血液相容性也逐漸提高?！爆F在，該新材料已通過中國藥品生物制品檢定所的細胞毒性、溶血、致敏反應、急性毒性試驗、血栓試驗以及遺傳毒性等重要生物性能檢驗，綜合性能達到國際先進水平，并具有我國自主知識產權。

高氮無鎳不銹鋼的開發過程得到了國家863項目、國家自然科學基金重點項目、中科院知識創新重要方向項目及省市基金等項目的支持。“正是由于國家大量資金的支持，才使我們能夠開展大量研究和測試工作，并取得最后的成功。”楊柯說道。

楊柯表示，目前，骨內固定系統、心血管支架等高氮無鎳奧氏體不銹鋼醫療器械現已進入產品開發階段，很快將會上市。隨著相關基礎性研究工作的不斷深入，醫用高氮無鎳奧氏體不銹鋼在材料冶煉和加工工藝方面的日漸成熟，將會推動新型醫用不銹鋼的臨床應用及發展，并有可能逐步取代現有含鎳醫用不銹鋼。

接著我們來說說楊柯津津樂道的抗菌不銹鋼。作為人們的“親密敵人”，細菌的威脅之處就是無處不在，無孔不入，令人防不勝防。那么，抗菌金屬是否真的能抵擋細菌的強烈攻勢？它是怎么抗菌的？這種新材料產品現在上市了嗎？

據了解，抗菌材料一般分為三大類：天然抗菌材料、有機物抗菌材料和無機物抗菌材料。天然抗菌材料來自動植物內具有抗菌功能的部位；有機抗菌材料就是常見的殺菌劑等，易流失、分解，毒副作用大且不具備廣譜抗菌性；無機抗菌材料不但具有廣譜抗菌性，還耐水、耐酸堿、耐洗滌、不老化、不產生抗藥性、抗菌能力持久。

目前使用的抗菌劑主要為有機和無機兩種。有機抗菌劑主要以噴灑或浸泡方式使用，在醫療領域廣泛應用，但在安全性、持久性、廣譜抗菌性、耐熱性方面存在不足，更為重要的是這類抗菌劑對人體和環境有嚴重損害。而沸石抗菌劑、硅膠抗菌劑等屬于無機抗菌劑，主要用作添加劑制成具有抗菌作用的布料、塑料等產品，但在耐熱、耐磨、抗腐蝕等方面也存在缺陷，始終無法滿足日常使用需求。

楊柯團隊研發的抗菌不銹鋼，除具備一般不銹鋼的裝飾和美化作用外，既具有抗菌、殺菌的自清潔作用，又具有結構材料特有的力學性能及物理和化學性能。楊柯說：“在制造廚房機械、醫療器械、衛生間用品和進行保潔裝修時，應該使用具有抗菌作用和形狀各異、外形美觀的金屬制品，這種新誕生的不銹鋼材料，無疑成了理想產品。”

楊柯告訴記者，抗菌不銹鋼分為鍍膜式和自身抗菌式兩種，所謂鍍膜式就是在不銹鋼上鍍一層具有殺菌性的金屬材料，或其他有殺菌作用的無機材料，但易磨損、老化，抗菌性能會受到溫差及外在環境的影響而降低。而自身抗菌式不銹鋼則是在生產過程中，添加一些具有抗菌作用的金屬元素，再通過特殊處理使其具備抗菌性。楊柯說：“我們開發的不銹鋼材料自身就具有抗菌能力，它能使附著的細菌不繁殖，被殺死或將含菌數抑制在極低水準，成本低，加工方便，而且不改變普通不銹鋼的強度、耐蝕和美觀等特性，具有廣闊的市場前景。”

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關鍵詞：醫用高分子；醫療器械；生命質量；共價鍵連接

中圖分類號：R197 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）11-0002-02

1 醫用高分子的發展簡史

在各種材料中，高分子材料的分子結構、化學組成和理化性質與生物體組織最為接近，因此成為各種醫療器械材料的最佳選擇。醫學領域的飛速發展，使功能型高分子材料在醫學界應用提供了可能。當人體組織和器官受到嚴重外傷時，進行組織和器官修復最常用的方法是器官移植。在少數情況下，人體自身的組織和器官可以滿足需求。然而對于某些特殊的組織器官，為了滿足醫學治療的需求，人們自然設想利用其他材料修復或替代受損器官或組織。進入20世紀，功能型高分子材料的研究因醫學領域的發展而提上日程，合成高分子材料的出現為新型醫用材料的選擇提供了更多的選擇。

1936年有機玻璃用于假牙齒制作；1943年賽璐珞模擬人工腎用于血液透析；1950年出現可以制作人工肋骨的有機玻璃類材料；20世紀50年代廣泛應用有機硅聚合物；1951～1954年開始制作人工血管、食道、心臟瓣膜、心肺；1958年出現跨越性的變化，開始了人工腎的制作。

已經使用的醫用高分子材料有上百種，由此而制造的各種不同性能的材料則有上千種，但這些材料都是簡單的使用或適當改性。隨著科學的發展，新型功能高分子材料不斷推出。在相當長一段時間內，生物相容性材料、組織工程與再生學材料、納米生物材料、生物礦化材料和仿生材料，都是醫用高分子材料研究中的熱點和難點。

2 醫用高分子材料的特殊要求

醫用高分子材料的選擇應用的要求相當嚴格，相關的醫用材料研發周期較長，材料使用前必須經過體外實驗、動物實驗、臨床實驗等不同階段。相關醫療器械的市場化之前，要通過國家藥品和醫療器械檢驗部門的批準，且申報審批程序周密而復雜，所以醫用高分子材料比一般性的材料研發成本高。醫用高分子材料及器械在人體臨床的要求，通?？梢愿爬橐韵铝鶄€方面：（1）功能性：因生物材料的用途而不盡相同，例如藥物緩釋的性能；（2）相容性：醫用材料或器械與生物體之間的相互作用，指應用材料的無毒性、無致癌性、無熱原、無免疫排斥等各種反應；（3）穩定性：主要指耐生物老化性；（4）可加工性：能夠加工成各種人體器官的復雜形狀；（5）機械強度：在極其復雜的人體環境中，長期植入體內不會減小機械強度；（6）抗消毒性：能接受環氧乙烷氣體消毒、酒精消毒、紫外滅菌、高壓煮沸等而不產生變性。

3 醫療器械發展趨勢

醫療器械加工將呈現出國際化、新材料、微型化的趨勢，新材料如液體硅橡膠體、固體硅橡膠，可用于醫用導管和球囊的制作、整形外科和護理傷口，各種硅橡膠都具有良好機械性能與醫療安全性能。目前使用的軟觸感熱塑彈性體材料TPE，廣泛應用于手術排液管、止血帶、蠕動泵軟管、導尿管、手術室圍簾、各種療傷用品等的生產。塑性體、彈性體、纖維樹脂、線性聚乙烯、聚碳酸酯樹脂已長期應用于醫療設備和裝置的生產以及保健衛生用品的生產。超高分子量聚乙烯廣范應用于過濾和低磨耗功能件在醫學整形領域中。醫用微擠出成型技術擠出直徑僅為0.002英寸（0.0508毫米）的醫用導管，應用于微創手術等醫療領域。

19世紀60年代，醫用高分子材料開始進入一個嶄新的發展時期。美國國立心肺研究所，多學科的交叉融合，品種豐富，性能完善，功能齊全。在21世紀，醫用高分子開始跨入全新時代。除大腦之外，所有的組織和臟器幾乎都可以用各種高分子材料來取代。從應用情況看，人工器官的功能從部分取代向完全取展；從短時間應用向長時期應用發展；從大型向小型化發展；從體外應用向體內植入發展；從與生命密切相關的部位向人工感覺器官、人工肢體發展。

4 生命質量在社會醫學領域的研究進展

隨著經濟文化的飛速發展，生命質量越來越受到各國人們的廣泛關注，生命質量逐漸成為衡量社會文明程度的重要標志。如何提高人們生命的質量成為社會醫學、經濟學等學科領域面臨一個重要課題。生命質量的研究，對人類社會發展的定義、歷史、進展的方向、歷史性問題等都具有重要的意義。

社會醫學領域內生命質量的研究已經經歷了3個時期。一是研究早期，早在1929年，Ogburn就對生命質量的研究表示了極大的興趣，開始了對生命質量現象的研究。二是成熟期，1957年Gurin聯合美國多所院校的心理生理衛生學院在全國范圍內進行了抽樣性質的調查，研究人民的精神健康和關于幸福感的觀念。三是分化期，生命質量研究在社會學和醫學的交叉學科領域得到了跨越性的發展，并逐漸呈現出關于生命質量研究熱潮。

醫用高分子在醫學臨床的使用是生命質量提高的一個重要體現。人工器官的移植使人們免除異體移植而可能帶來的抗體免疫之苦。醫用高分子人工心臟瓣膜、支架為心血管患者生命的延續提供了可能。血液透析的賽璐珞薄膜使腎病患者免受病痛的折磨。醫用高分子的應用不僅能夠使患者的生命得以延續，更能夠減輕甚至消除病人因疾病而帶來的痛苦，是生命質量得以提高的一個重要體現。

5 結語

生命質量的研究首先從人的生物屬性作為基本起點，進一步研究人的各種社會屬性，從多維的角度反映人類個體、在群體中的健康情況。生命質量的研究同時需要醫學、心理學、經濟學、社會學等多種學科的共同參與，醫用高分子材料和醫療器械的應用更符合社會發展和人們對于提高生命質量的真實需求。

參考文獻

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篇5

——有機硅的生物相容性與安全性評價

生命是人們永恒探究的課題，在漫長的求索過程中生物醫用材料一直扮演著不可或缺的角色。有記載表明，早在古希臘時代人們就已經開始用馬尾上的毛作為外科縫合線進行一些外科手術。時至今日生物醫用材料已獲得長足的進步，其中醫用高分子材料更是被譽為醫療技術發展史上的一次飛越。

在此我謹對醫用高分子材料中的有機硅材料談一些我個人的認識。

1954年，mc dougall發現對外界影響極為敏感的熱血動物的各種細胞組織與液態、半液態和類似橡膠態的有機硅制品接觸時，其細胞組織的發育狀態未見異常，表明硅橡膠不會對細胞生長產生不良的影響。醫用硅橡膠的醫學特性就此被發現。隨后在20世紀60年代，國外開始將硅膠制品植入人體。心臟起搏器、人工心臟瓣膜等的應用給不少患者帶來福音。到70年代，國外已有許多醫用硅橡膠制品（硅橡膠、指關節、眼眶底托、氣管插管、耳廓、腦積水引流管、腹膜透析管、帶氣囊分道導管、導尿管等）投入了臨床應用。我國的發展雖然晚與外國，但在十幾年來也獲得長足進展。目前我國的硅膠制品已涵蓋了腦外科，心胸外科，內科，皮膚科，整形外科等諸多領域。因為生物醫用材料最基本的要求是它必須與生物系統直接結合,所以生物醫用材料都必須具備生物學性能,即生物相容性,這是生物醫用材料區別于其它功能材料的最重要的特征,并且要求這種材料不會因與生物系統直接結合而降低其效能與使用壽命。生物醫用材料與活體系統的相互作用表現在兩個方面:一是材料反應,即活體系統對材料的作用,包括生物環境對材料的腐蝕、磨損和性質退化、甚至破壞。二是宿主反應,即材料對活體系統的作用,包括局部和全身反應,如炎癥、細胞毒性、凝血、過敏、致癌、畸形和免疫反應等。其結果可能導致對機體的中毒和機體對材料的排斥。

接下來我們就選取有機硅的幾個具體應用案例來對它的生物相容性及安全性進行評價。

一 用一次性硅膠導尿管作引流管治療氣胸和胸腔積液

《中華實用醫藥雜志》20__ 年 6 月 第 5 卷 第 12 期

黑龍江省佳木斯市結核醫院對20例患者采用一次性硅膠導尿管進行胸腔閉式引流術，肺復張較快無痛苦，引流全過程無脫落，引流管滯留時間3～15天，平均7天，引流通暢性良好，未見明顯不適反應。

在上述病例中我們了解到硅膠導尿管在人體中滯留一段時間后患者并沒有出現明顯不適反應，這說明硅膠制品無毒性并且具有較好的組織相容性。

二 使用硅膠管治療淚道阻塞

中國人民第264醫院

臨床資料

23例淚道阻塞患者，男性4例，均為單眼，共4只眼，女性19例，單眼14例，雙眼5例，共24只眼，總計28只眼。年齡18～53歲，平均42歲。病程1～15 a，平均5.6 a。

結果

23例中隨訪1 a者5例，0.5 a者1例，3個月以上者17例。拔管后23例28只眼中22只眼癥狀完全消失，占78.57%，2只眼癥狀明顯改善，占7.14%，4只眼雖癥狀改善，但仍主訴有較明顯的溢淚，占14.29%，這4只眼行2次插管，留置時間為2～4周，拔管后3個月再復查，溢淚癥狀均消失。

在上述病例中我們可以發現硅膠材料在人體內停留了較長時間但患者并未產生不良反應并且在材料取出后一段時間內也未有不良癥狀產生。由此可見硅膠材料應具有良好的生物相容性。

三 硅膠鞍鼻注射整形1014例五年隨訪分析

《生物醫學工程學》 華西醫科大學附屬醫院

本院用gn514室溫硫化硅橡膠作鞍鼻注射整形1014例,其中男性132例,女性882例,患者年齡由16歲至53歲,年齡存30歲以下者占800例。gn514硅膠為液態,使用前為兩組份,即gn514—m和gn514—n.當兩組份液體等量均勻混合后,經30—60分鐘可硫化成為固體硅膠。從1979—1984年我們應用gn514硅膠對1014例鞍鼻患者進行注射整形,其中僅3例分別于注射后第4,7,12月發生局部炎癥反應(不良反應率為0.3％)。此3例經手術刮除部份感染組織,作了組織病理學檢查,為局部慢性炎癥,但未發現癌變。

上述病例充分說明硅膠具有良好的組織相容性不良反應率低。且在術后一年內致癌可能性低。

四 假體