第一篇：生物醫學材料研究進展論文

生物醫學材料的研究進展

生工092班 范秋蘋 090302219 生物醫學材料是生物醫學工程學的四大支柱之一。就學科研究的內容而言，涉及到化學、物理學、高分子化學、高分子物理學、無機材料學、金屬材料學、生物化學、生物物理學、生理學、解剖學、病理學、基礎與臨床醫學、藥物學、藥劑學等多門學科。為了達到滿意的臨床效果，還涉及到許多新的工程學和管理學的問題。生物醫學材料在醫學上的應用為醫學、藥學、生物學等學科的發展提供了豐富的物質基礎，反過來這些學科的進步也不斷地推動生物醫學材料的進步發展。生物醫學材料學正是多門學科的共同協作、互相借鑒、互相滲透、突破舊有學科的狹小范圍而開創的一門新學科。這門學科作為材料科學的一個重要分枝，對于探索人類生命的奧秘、促進人類的文明發展，對于保障人類的腱康與長壽，必將作出重大的貢獻。更可喜的是，隨著生物醫學材料的發展將誕生一系列嶄新的高科技產品，一個新興的產業——生物醫學材料與制品業正在形成和發展之中，它在整個國民經濟中的作用和地位必將隨著時間的推移，受到世人的矚目和重視。

生物醫學材料：用于與生命系統接觸和發生相互作用的，并能對其細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的一類特殊的，而對人體組織、血液不致產生不良影響的材料。

生物醫學材料取得實質性進展開始于20世紀20年代

不銹鋼：

1926 含18%鉻和8%鎳，首先應用于骨科治療，隨后應用于口腔科； 1934 研制出高鉻低鎳單相組織的AISI302和304，在體內生理環境下的耐腐蝕性顯著提高；

1952 開發出耐蝕性更好的AISI316不銹鋼，逐漸取代AISI302；

20世紀60年代 為解決不銹鋼晶間腐蝕問題，研制出超低碳不銹鋼AISI316L和317L；

鈷鎳合金：鑄造鈷鎳合金首先在口腔中得到應用； 20世紀30年代末 應用于制作接骨板、骨釘等內固定器械； 50年代 成功制成人工髖關節；

60年代 研制出鍛造鈷鉻鎢鎳合金和鍛造鈷鉻鉬合金，提高力學性能，并應用于臨床；

70年代 研制出鍛造鈷鉻鉬鎢鐵合金和具有多相組織的MP35N鈷鉻鉬鎳合金，改善鈷基合金抗疲勞性能，應用于臨床；

鈦、金屬鈦：具有優異的耐蝕性、生物相容性、密度低； 20世紀40年代 制作外科植入體； 50年代 用純鈦制作接骨板和骨釘；

70年代 Ti6A14V合金（強度比純鈦高，耐蝕性和密度與之相似）、TiSAl2.5Sn合金和鈦鉬鋅錫等合金獲得應用從而使鈦和鈦合金成為繼不銹鋼和鈷基合金之后的又一類重要醫用金屬材料；

70年代后 NiTi系為代表的形狀記憶合金逐漸在骨科和口腔科得到應用，并成為醫用金屬材料的重要組成部分。

生物陶瓷 ： 從20世紀60年代初開始應用于生物材料，例如：

多晶氧化鋁陶瓷；低溫各向同性碳；生物玻璃；羥基磷灰石（生物活性陶瓷）；生物陶瓷復合材料； 引入活體細胞或生長因子的生物陶瓷構架等。生物醫用高分子 ： 始于20世紀50年代有機硅聚物的發展，例如： 有機硅聚合物；聚甲基丙烯酸甲脂（骨水泥）；

生物醫用高分子材料的發展，制作了人工心瓣膜、人工血管、人工骨、手術縫合線等。

20世紀90年代后，借助于生物技術和基因工程的發展，由無生物存活性材料擴展到具有生物學功能的材料領域，其基本特征是具有促進細胞分化、增殖、誘導組織再生、參與生命活動等功能。

生物醫用材料是研制人工器官及一些重要醫療技術的物質基礎，綜觀人工器官及醫療裝置的發展史，每一種新型生物材料的發現都引起了人工器官及醫療技術的飛躍。生物惰性醫用硅橡膠：人工耳、人工鼻、人工頜骨等；血液相容性較好的各向同性碳被復材料：碟片式機械心臟瓣膜；血液親和性及物理機械性能較好的聚氨酯嵌段共聚物：促使人工心臟向臨床應用跨越；可形成假生物內膜的編織滌綸管：人工血管向實用化飛躍。

醫用材料品種繁多，尤其是臨床使用的要求多種多樣，因此無論對于系統地研究醫用材料的制備，還是對于開發已有醫用材料的新應用，或是為了對醫用材料進行安全性評價及質量管理，都涉及到對生物醫學材料的分類問題。

按材料的屬性分類，可以分為以下幾大類：

生物醫用金屬材料：

包括不銹鋼、鈷基合金，鈦及合金等，廣泛應用于人工假體、人工關節、醫療器械等 ；

生物醫用無機材料：

主要是生物陶瓷：分為惰性生物陶瓷，如氧化鋁生物陶瓷；表面生物活性陶瓷，如磷酸鈣基生物陶瓷；可降解生物陶瓷，如β-磷酸三鈣陶瓷等；

生物醫用高分子材料： 天然的如多糖類、蛋白類合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人體器官、組織、關節、藥物載體等 ；

生物醫用復合材料： 不同種材料的混合或結合，克服單一材料的缺點，獲得性能更優的材料；

按材料功能分類，可以分為以下幾類：

硬組織相容性材料： 主要用于生物機體的關節、牙齒及其他骨組織； 軟組織相容性材料： 主要用于人工皮膚、人工氣管、人工食道等； 血液相容性材料 ：

主要用于人工血管、人工心臟、血漿分離膜、血液灌流用吸附劑、細胞培養基材等 ；

生物降解材料： 主要用于吸收型縫合線、藥物載體、愈合材料、粘合劑以及組織缺損用修復材料

按材料來源分類，可以分為下列幾類：

自體組織：如人體聽骨、血管等替代組織

同種異體器官及組織：如不同人體之間的器官移植 異種器官及組織：如動物骨、腎替換人體器官 天然生物材料： 如動物骨膠原、甲殼素、珊瑚等 人工合成材料： 如各種人工合成的新型材料

按材料使用部位分類：

硬組織材料： 骨、牙齒用材料

軟組織材料： 軟骨、臟器用材料 心血管材料： 心血管及導管材料 血液代用材料 ：人工紅血球、血漿等

分離、過濾、透析膜材料： 血液凈化、腎透析以及人工肺氣體透過材料 目前被詳細研究過的生物醫用材料已超過1000種，被廣泛應用的有90多種材料，1800多種制品。西方國家每年耗用生物醫用材料量以10～15%速度增長，我國生物醫用材料研究起步晚(20世紀50年代)，目前我國醫用生物材料研究現狀：我國生物材料和制品所占世界市場份額不足1.5％；產品技術水平處于初級階段，且產品單一；同類產品與國外產品比，基本上屬于仿制，自主知識產權較少；生物醫用材料與制品70-80%要依靠進口；產業處于起步階段。

但是，由于生物醫學材料以其獨有的醫學應用特性推動了一個新產業的發展,成為經濟的新的增長點。通過對生物材料特性的分析,把握生物醫學材料產業的現狀和動態,有助于制定相關的措施形成我國生物醫學材料產業的核心競爭力。

第二篇：蠶絲蛋白生物醫學材料的研究進展

蠶絲蛋白生物醫學材料的研究進展

摘要

主要介紹蠶絲蛋白的結構，制備已經在生物醫學材料上的應用優勢。針對蠶絲蛋白的結構和特點，綜述了蠶絲蛋白作為人工神經、皮膚、骨骼、血管、肌腱、韌帶和角膜等生物醫學材料的功能開發和研究現狀。關鍵詞：蠶絲蛋白 絲素 絲膠 生物相容性 生物醫學材料

Abstract Mainly introduces the structure of silk protein, the preparation has application in biomedical materials.Silk protein is a natural polymer material with good mechanical properties，chemical properties，biodegradability and good compatibility with human body．It is a good biomedical material．In view of the structure and characteristics of silk protein，this paper reviewed the status quo and development of silk protein as artificial nerve，skin，bones，blood vessels，tendons，ligaments，cornea and other features of biomedical materials，as while discussed the prospects for their development．

Key word：silk protein；fibroin ；sericin ；Biocompatibility；biomedical material

引言

蠶絲是一種天然纖維，是人類最早利用的動物纖維之一，在我國具有悠久的歷史，享有―纖維皇后‖的美譽。傳統意義上，蠶絲是優質的服飾原料。隨著對蠶絲顯微結構的深入研究發現，其用途不斷擴大，產品種類日益增多?，F在，蠶絲不僅用作高檔服飾的面料，還在食品、化妝品、保健品以及醫學等方面有著廣泛的應用[1]。特別是隨著現代組織醫學的發展，絲素蛋白以其良好的生物相容性和生物降解性成為人工組織材料中的重要天然材料。

目前，我國是世界上家蠶絲及柞蠶絲產量最大的國家，家蠶生絲產量約占世界一 半。對其進行詳細的研究，無論是從基礎科學還是從應用科學來看，都是很有意義的。

蠶絲蛋白的結構

家蠶絲蛋白由家蠶體內的絹絲腺合成、分泌，主要成分是絲素和絲膠，約占蠶絲總重量的97，此外還含有少量的蠟、色素、碳水化合物和無機成分等，諸類少量物質大部分分布于絲膠中。蠶絲絲素和絲膠都是蛋白質，一般說來，絲素蛋白含量約占蠶絲的70～80，絲膠則為20～30[2]。

絲素蛋白中包含18種氨基酸，其中側基較為簡單的甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和絲氨酸(Ser)約占總組成的85％，三者的摩爾比為4:3:1，并且按一定的序列結構排列成較為規整的鏈段，這些鏈段大多位于絲素蛋白的結晶區域；而帶有較大側基的苯丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Try)等主要存在于非晶區域。另外，蠶絲蛋白還含有鉀、鈣、硅、鍶、磷、鐵和銅等多種無機元素。因此，蠶絲蛋白在應用方面具有很大的靈活性。

蠶絲蛋白在生物醫學應用方面的優勢

蠶絲蛋白具有非常好的生物相容性[3]，首先，作為組織的替代品，人工材料首先應具有較好的生物相容性，并適宜細胞的附著、延伸和繁殖。生物相容性是由材料本身和結構決定的，一般分為材料表面的生物相容性和結構相容性兩方面，表面相容性由材料表面的化學性質控制，影響細胞的貼附和延伸[4]；結構上的生物相容性是指材料在空間結構上影響細胞的生長和繁殖。大量研究發現骨髓細胞能在絲素載體上正常生長。Ronald E Unger[5]等在純絲素膜上培養來源于人體不同組織的不同細胞，如上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞、角化細胞等，掃描電鏡觀察發現，所有的細胞都能在絲素膜表面貼附、延伸，細胞之間聯系緊密。其中絕大多數細胞能在絲素膜表面存活，并覆蓋于整個膜表面和材料表面的凹陷，細胞的生長對材料的結構并無改變。

另外蠶絲蛋白還有很好的可降解性，材料的降解性也是衡量其能否作為組織替代品的標準之一。理想的人工組織材料應具有與修復區組織細胞生長一致的降解速率。同時，不能降低相關的力學性能，這樣才能為新生組織提供相應的力學支撐。

降解后的單體不造成組織免疫反應。研究表明：植入活體的絲素纖維，2個 月內，其力學強度仍高于植入前力學強度的50％[6]。植入體內的蠶絲在一年里仍保持一定張力，而完全分解大約需要2年[7]。所以，蠶絲作為一種蛋白質是可以降解的，并且植入人體內最終也會被吸收，只是降解時間比一般意義上的可降解 材料要長。與當前的人工材料，如聚乳酸、聚乙二醇等相比，絲素的降解產物為小分子氨基酸，安全性更高，而人工材料的降解產物會通過降低環境的pH值而產生明顯的炎癥反應。膠原蛋白作為當前研究最廣泛的天然材料，在降解過程中同樣無炎癥反應，但降解的速度受到交聯度影響，導致降解速度不易控制。

蠶絲蛋白的制備 皂堿精煉法

蠶絲能被開發利用，除了它能被水解成氨基酸外，還有一個非常重要的特征是，蠶絲(絲素)在某些中性鹽(如溴化鋰、氯化鈣等)的高濃度溶液中，當溶液溫度升到一定程度時，蠶絲會被溶解，通過透析、超濾等處理脫除中性鹽后，就能得到純度較高的絲素溶液[8]。日本鐘紡株式會社，采用中空纖維超濾裝置(要求中空纖維的表面積與中空體積之比大于100)，可在短時間里，將絲素溶液中的鹽透析干凈。絲素溶液制備的流程如圖1。

絲素水溶液是一種準穩定溶液，能再度形成絲素結晶。因此在絲素的水溶液中加入鹽類、乙醇，或干燥，或調節pH至微酸性等，均容易發生再結晶，析出絲素或形成凝膠，選擇恰當的方法，便能制成粉末、薄膜、凝膠纖維等各種形狀。2 酸精煉法[9]

用酸精煉蠶絲能賦予其光澤和絲嗚。酸的精煉作用是蛋白質的某個特定氨基酸側鏈發生水解。絲素和絲膠蛋白質均受酸的作用．但稀酸對天冬氨酸、谷氨酸側鏈的作用強，而天冬酸和谷氨酸在絲素中含量很小，分別為1.0—1.9mol和0.8～ 1.0mol％[10]。在絲膠中卻很豐富，分別為14．6—16．7mol％和4 42—7．9mol％，由于這種含量的差異，稀酸優先作用于絲膠而完成精練。S．Blackburn等認為，蛋白質水解的機理如圖2所示。目前，酸精煉主要采用酒石酸和檸檬酸。用酒石酸精煉，酒石酸能被絲有效地吸收，最大吸收量高達2．5％，其精煉的最佳條件為濃度8g／L，溫度1IO。C，時間30min，非離子滲透劑(磺化脂肪酸衍生物DTC)3g／L。酶處理法[11]

近年來采用酶精煉或脫膠越來越受到重視。因為采用酶精煉不僅可以在較低的溫度下進行，還可獲得絲素不易損傷、不起毛絲和蓬松性好的效果。(1)蠶絲的酶處理

生物酶是一種無毒無害環境友好的生物催化劑，用于紡織工業具有很大的優越性，它處理需要的條件(溫度pH等)較溫和：酶用量少．且反應后釋放的酶可繼續催化另一反應；處理產生的廢水可生物降解[12]，因此減少了污染，節約了能量。目前生物酶技術應用于紡織加工主要有兩方面：一是用生物酶去除天然纖維或織物上的雜質，為后續染整加工創造條件；二是用生物酶去除纖維或織物表面的絨毛，或者使纖維減量，以改善織物的外觀和手感。(2)蠶絲的酶脫膠[13]

酶精煉是絲膠溶脹后，絲膠蛋白質被蛋白質酶催化水解去除。蠶絲的酶脫膠是一種非常典型的酶減量、柔軟、拋光和改善服用性能的加工。精煉脫膠后蠶絲的優良品質才能發揮出來，絲纖維表面光潔、透明，而且有很強的絲鳴感。加之蛋白

酶反映的專一性，這種酶處理對蠶絲的損傷很小，其精煉質量優于皂堿。

蠶絲蛋白的醫用研究

隨著對絲蛋白的不斷深入研究，國內外研究者愈加地關注起絲素蛋白在藥物緩釋、抗凝血材料等方面的應用。在藥物緩釋方面，研究范疇主要圍繞著載藥緩釋膜、藥物緩釋微球、藥物緩釋凝膠以及藥物控釋涂層等幾個體系[14]。手術縫線是絲素在醫藥方面利用的最早產品之一。相對其他縫合材料，蠶絲的親 和力和適應性非常強，在傷口愈合后可被人體吸收降解，患者免受拆線的痛苦由于最初采用的蠶絲縫合線表面仍殘留部分絲膠，引起炎癥反應，所以在過去僅限于小范圍使用，并未得到推廣。直至近年，人們對蠶絲的應用研究才逐漸擴大和深。人造皮膚[15]

人體的皮膚分為三層：表皮、真皮、皮下組織。重度燒傷的患者，皮膚會受到嚴重損傷，沒有了皮膚的保護，患者體內的液體會大量地滲出、蒸發、丟失，這種情況往往會對患者的生命造成威脅，而更讓人擔心的是細菌感染舊。人體對自己的皮膚不會排斥，而對于任何來自外來的異己皮、異種皮、人造皮都會產生免疫反應，因而所有的植皮材料只能作為一種敷料，這就好像是給我們的皮膚提供了一個適宜生長的―土壤‖。除此之外，我們還必須將自己完好的皮膚―微粒‖播撒在―土壤‖中，在以敷料為―土壤‖的環境中，這些―微粒‖細胞才可以逐漸擴散、增殖，最后使創面完全愈合。

理想的人造皮膚，應具有以下特性：無抗原性、無毒、良好的細胞相容性、透氣透水性好、對創面的粘合力強、可塑性強等一系列優點。目前植皮主要用小白豬真皮當做敷料，但是它的安全性較低[16]。2006年，閔思佳提取蠶絲中的蛋白質，制成蠶絲人造皮膚。這種人造皮膚明顯優于其他材質的人造皮，它既光滑，又平整，柔韌性也很強。而且，與豬皮材料相比，它的安全性更高。蠶絲蛋白人造皮膚乍一看像混沌皮，在顯微鏡下卻能看到它的表面有許多多孔的海綿狀的細微結構，用手拉韌性十足陽?？蒲腥藛T曾選取了15只大白兔，分5批進行動物實驗，實驗發現，貼上人造皮膚后，不到20 d兔子身上直徑3cm的創口就愈合了[17]。2 人工神經

神經創傷修復是當今醫學的一大難題。由于創傷、疾病等造成的不規則神經創面，恢復過程中如果缺乏必需的填充物，將導致神經瘤的形成。因此，自體移植到目前為止仍被認為是最有效的修復方法[18]。長期以來由于供體的嚴重匱乏，以及替代材料的研究進展緩慢，致使大量患者得不到及時有效的治療。修復神經的非神經材料有硅膠管、骨骼肌、動脈或靜脈血管和幾丁質等。近十年的研究表明理想的神經修復材料必須具備以下條件：一是替代品需完全降解、無組織毒性，且能促進神經細胞的再生。非降解性材料需通過后期手術取出。二是人工神經在受體中存在較長時間來滿足再生軸突通過遠端吻合口。三是替代品有足夠的空間 和表面通透性，滿足雪旺細胞的生長和營養物質的運輸[19]。

科學家在絲素纖維上和絲素提取液中分別培養鼠背根神經和坐骨神經，通過與對照比較發現，絲素對2種細胞的存活和生長無負面效應，這為絲素作為神經材料的開發奠定了基礎[20]。還通過對絲素、自體移植材料和缺損空白材料在6個月內對雄性鼠坐骨神經缺損的修復效果的對比發現，含有絲素纖維的絲素修復材料不但具有較好的機械性能和可滲透性，而且修復效果接近自體移植。由此表明：絲素在神經修復材料中具有較高的應用價值。3 人工骨骼

骨的修復必需有種子細胞、支架材料和生物調節因子3個要素[21]。目前骨修復已經不僅僅用于治療骨損傷和骨缺損，還包括醫療整形。傳統的內源性骨修復是醫生從病人身體的其他部位取骨來修補受損的骨骼。絲素具有良好的機械性能和理化性質，可調節的生物降解性，生物相容性好，無毒、無刺激性等優點，已逐步成為人工骨的一種重要材料來源[22]。另外，蠶絲蛋白中大量的羧基與羥基能與鈣離子緊密結合并誘導羥基磷灰石在其上結晶形成自組裝納米復合材料。而這種表面粗糙、多孔的剛性支架，有利于骨髓間充質干細胞分化為骨樣組織。此外，通過實驗證明其體內免疫反應較低，表明了這種絲纖維加固復合材料具有組織相容性，是作為骨組織替代工程的良好材料。4 人造肌腱和韌帶[23]

肌腱和韌帶分別是連接骨與肌肉、骨與骨的致密結締組織。其功能為加強、維護關節在運動中的穩定。當肌腱和韌帶被牽拉而超過其生理耐受范圍時，即會發生不同程度的損傷。而肌腱、韌帶的斷裂或缺損尤其是運動員在生涯中不可避免的傷痛。治療和修復肌腱和韌帶，也一直是骨科的一大難題。臨床上修復斷裂的韌帶常是直接縫合，但這樣就縮短了其原有的長度，限制了關節的活動范圍；鋼絲固定也因相容性和彈性等原因，造成了后續生活上的諸多不便。因而，人造肌腱和韌帶的開發成為了醫學、材料學上關注的問題[24]。通過研究發現，蠶絲的強度和彈性系數與人體肌腱非常接近。且其良好的生物相容性、親和性以及與介導細胞信號轉導的性能，有利于開發人造肌腱和韌帶。同樣利用蠶絲蛋白的羥基、羧基與鈣離子結合誘導生物骨質成分中的羥基磷灰石結晶的原理制成的復合材料也適用于人造肌腱和韌帶。玉田靖等[埔在蠶絲蛋白中導人帶電化合物[25]，6 發現處理過的蠶絲蛋白中鈣的凝集量比未處理的有大幅增加，尤其導人磷酸基的蠶絲蛋白中鈣的凝聚量要高出10倍以上。且經x射線透射檢驗，驗證其含有人骨的主要成分，證明蠶絲具有肌腱和韌帶的骨附著和結合特性，為進一步開發人造肌腱和韌帶打下了基礎。5 人工血管和抗凝血材料

人工血管材料不但應具有較好的生物相容性，也應具有與人體血管相適應的力學性能，才能保證其能順利植入體內，在體內保持通暢，還應具有順應性和可滅菌性[26]。目前所使用的人工血管根據材質可分為：合成血管、生物血管、表面改性人工血管和支架血管。合成血管主要由惰性高分子合成，是當前應用最多的人造血管，如Dacron(滌綸)、e—PTFE(膨化聚四氟乙烯膜)和PU(聚氨酯)等[27]。前者抗凝結性較弱，易形成血栓，引起嚴重的炎癥反應。生物血管主要指自體、異體和異種血管。表面改性血管主要是通過物理、化學或生物方法對血管改性，使其更適用于人體環境。而支架血管主要是通過在金屬支架外套上一層血管膜來提高其生物相容性。上述人工血管各有優勢，而最大的不足在于大多數不具有生物降解性，或是降解后的產物會引起受體的炎癥反應。王維慈等通過對幾種臨床常用的人造血管生物材料和絲素蛋白改性聚氨酯材料SF-PU(1:1)在大鼠體內引起的急性期組織反應的對比證實，SF—PU(1:1)材料的組織相容性最好，加之SF-PU(1:1)具有優異的物理性能，因此在小口徑人造血管的研制方面有很好的應用前景。

蠶絲具有較好的機械性能，并可根據實際需要制備獲得需要的形態。但蠶絲的抗凝血性不佳，影響了蠶絲在組織工程中的應用。因此考慮在保持蠶絲優勢的前提下，通過在蠶絲表面接枝抗凝血因子，來提高其抗凝血效果。

研究展望

現代人類文明高速發展，我國人民的生活水平日益提高，高品質的人體組織修復與替代材料的開發顯得尤為迫切。人工組織材料不僅具有良好的機械性能[29]，并且可以運用豐富的加工手段，通過對材料空間結構和性能的改變調節降解速度。蠶絲以其良好的機械性能、生物相容性和易于加工性，在組織工程材料中得到越來越廣泛的應用。目前，蠶絲蛋白作為重要的醫用仿生材料之一[30]，其研究與利用還十分有限，許多作用機理至今還不明確。所以，基于蠶絲蛋白的 醫用仿生材料研究還任重道遠。參考文獻：

[1] 陳天華，張華峰．蠶絲新材料的研究[J]．材料導報，2006，20(7)：99—101． [2] LI W J，LAuRENCIN C T，CATERSON E J，et a1．Electrospun Nanofibrous Structure：A Novel Scaffold forTissue Engineering[J]．Eelectrospun Nanofiber Scaffold，2002，60：613-621．

[3]張幼珠，吳徵宇，田保中，等．抗茵藥物絲素膜的研制及應用[J]．蠶業科學，1999，25(4)：242—245．

[4]王琳婷，朱良均，閔思佳，等．絲素蛋白在生物醫學領域的應用研究啪．北方蠶業，2009，30(3)：1-31．

[5] Biman B．Mandal，Ariela Grinberg，Eun Seok Gil，Bruce Panilaitis，David L．Kaplan．Hish strength silk protein scaffolds for bone repair[J]．Proceedings of山e Nafional Academy of Sciences USA，2012，109(20)：7699-7704． [6] Minoura N，Aiba S，Gotoh Y，et a1．Attachment and growth of cultured fibroblast cells on silk protein matrice8[J]．Biomed Mater Res，1995，9(29)：1215—1221． [7] 李新亮,張冀芳,賈嬌,譚文博.谷建田蠶絲蛋白溶液處理后生菜幼苗在高溫脅迫下的生理生化變化.北京農學院學報 2010(2)[8]Um IC，Kweon H Y，Lee K G，et a1．The role offormic acid in solution stability and crystallization of silk protein polymer[J]．International Journal of Biological Macromoleclles，2003，33(4～5)：203～213．

[9] 才亮，凌敏．蠶絲蛋白的制備工藝及開發應用[D]．廣西大學：林產化學加工工程，2008．

[10]李玲玲.絲素蛋白的制備及表征.重慶工貿職業技術學院學報 2012(1).[11] 黃永利，呂強，李明忠等．電場調控載藥絲素蛋白微球的制備[J]．科學通報，20l1，56(13)：1013—1018．

[12] 趙林,謝艷招,陳文明,劉標.吳松輝基于蠶絲蛋白的醫用仿生材料,海峽藥學 2010(12).[13]HORAN R L;ANTLE K;COLLETTE A L In Vitro Degradation of Silk Fibroin 2005(17).[14]陳劍平;劉德伍;毛遠桂組織工程皮膚的結構和特性[期刊論文]-中國組織工程研究與臨床康復 2008(24).[15]朱正華，朱良均，陸旋.絲素蛋白粉制備工藝研究[J].氨基酸和生物資源，2003，25（3）：37-40 [16] Matsumoto A，Chen J，CoHet.A L，et a1．Mechanisms of silk fibroin sol—gel transitions[J]．Joumal of Physical Chemistry B，2006，110(43)：21630-21638． [17] 朱正華，朱良均，陸旋．絲素蛋白粉制備工藝研究[J]．氨基酸和生物資源，2003，25(3)：37—40．

[18] 陳華，朱良均，閔思佳．蠶絲絲膠蛋白的利用研究[J]．東華大學學報(自然科學版)，2002，28(3)：132～135．

[19] 趙林，謝艷招，陳文明，等．基于蠶絲蛋白的醫用仿生材料[J]．海峽藥學，2010，22(12)：12-15．

[20]何繼銀,勞杰.人工神經預構的研究進展.中國修復重建外科雜志 2005(09).[21] YANG Y M;DING F;WU J Development and Evaluation of Silk Fibroin-based Nerve Grafts Used for Peripheral Nerve Regeneration 2007.[22] 玉田靖,周耀祖.蠶絲在醫藥領域的開發利用.1998(29)[23]霍丹群,陳柄燦,侯長軍.人工血管及其研究進展.中國醫療器械雜志 2004(03).[24] 侯春春，張胡靜，李圣春，成國濤，徐水.蠶絲蛋白生物醫學材料的研究現狀.研究與技術.2010(8).[25]平瑤,張迎迎,孫京臣.蠶絲蛋白在醫用仿生材料上的應用.廣東蠶業.2013(6).[26] 邢帥，夏亞一，袁凌偉等．聚乳酸／絲素蛋白復合組織工程支架的制備及生物學性能的評價[J]．吉林大學學報：醫學版，2008，34(3)：405—410． [27] Mingying Yang, Junji Kawamura, Zhenghua Zhu, Kazuo Yamauchi, Tetsuo Asakura.Development of silk-likematerials based on Bombyx mori and Nephila clavipes dragline silk fibroins[J].Polymer, 2009, 50(1):117–124.[28] 馮志紅，朱良均，閔思佳等.高彈高保暖絲綿的性能[J].紡織學報，2007, 28（4）：22-25.[29] 楊立群，楊丹，孟舒等．絲素蛋白作為藥物緩釋載體的研究進展[J]．中國醫藥生物技術，2009。4(6)449—451.[30] 鄧連霞，朱良均，張海萍等．蠶絲的綜合利用概述EJ1．北方蠶業，2009，30(2)：11-13，41．

第三篇：生物醫學展望論文

生物醫學工程(Biomedical Engineering,BME)是一門生物、醫學和工程多學

科交叉的邊緣科學，它是用現代科學技術的理論和方法，研究新材料、新技術、新

儀器設備，用于防病、治病、保護人民健康，提高醫學水平的一門新興學科。

生物醫學工程在國際上做為一個學科出現，始于20世紀50年代，特別是隨著宇

航技術的進步、人類實現了登月計劃以來，生物醫學工程有了快速的發展。在我國，生物醫學工程做為一 個專門學科起步于20世紀70年代，中國醫學科學院、中

國協和醫科大學原院校長、我國著名 的醫學家黃家駟院士是我國生物醫學工程學

科最早的倡導者。1977年中國協和醫科大學生物 醫學工程專業的創建、1980年中

國生物醫學工程學會的成立，有力地推進了我國生物醫學工 程的發展。目前，我國許多高?？蒲袉挝痪O有生物醫學工程機構，從事著生物醫學的科研 教學工作，在我國生物醫學工程科學事業的發展中發揮著重要作用。

顯微鏡的發明　“解剖”一詞由希臘語“Anatomia”轉譯而來，其意思是用

刀剖割，肉眼觀察研究人體結構。17世紀Lee Wenhock發明了光學顯微鏡，推動了

解剖學向 微觀層次發展，使人們不但可以了解人體大體解剖的變化，而且可以進

一步觀察研究其細胞 形態結構的變化。隨著光學顯微鏡的出現，醫學領域相繼誕

生了細胞學、組織學、細胞病理 學，從而將醫學研究提高到細胞形態學水平。

普通光學顯微鏡的分辨能力只能達到微米(μm)級水平，難以分辨病毒及細胞的超微細結構、核結構、DNA等大分子結構。而20世紀60年代出現的電子顯微鏡，使人們能觀察到納米(nm)級的微小個體，研究細胞的超微結構。光學顯微鏡和電

子顯微鏡的發明都是醫學工程研究 的成果，它們對推動醫學的發展起了重要作用。

影像學診斷飛躍進步　影像學診斷是20世紀醫學診斷最重要發展最快的領域

之一。50年代X光透視和攝片是臨床最常用的影像學診斷方法，而今天由于X線CT技

術的出現 和應用，使影像學診斷水平發生了飛躍，從而極大地提高了臨床診斷水

平。即計算機體斷層 攝影(computed tomography CT),即是利用計算機技術處理人

體組織器官的切面顯像。X線CT 片提供給醫生的信息量，遠遠大于普通X線照片觀

察所得的信息。目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已經問世，能快速掃描

和重建圖像，在臨床應用中取代了多數傳統的CT，提高了診斷準確率［1］。醫學

工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonanc

e)原理。研制成功了核磁共振計算機斷層成像系統(MRI)，它不僅 可分辨病理解剖

結構形態的變化，還能做到早期識別組織生化功能變化的信息，顯示某些疾 病在早期價段的改變，有利于臨床早期診斷。可以認為MRI工程的進步，促進了醫學診

斷學 向功能與形態相結合的方向發展，向超快速成像、準實時動態MRI、MRA、FM

RI、MRS發展。根據核醫學示蹤，利用正電子發射核素(18F，11C，13N)的原理，創造 的正電子發射體層攝影(pET)，是目前最先進的影像診斷技術。美國新聞媒體

把pET列為十大 醫學生物技術的榜首。pET問世不過30年歷史，但它已顯示出對腫

瘤學、心臟病學、神經病 學、器官移植，新藥開發等研究領域的重要價值［2］。

影像學診斷水平的不斷提高，與20世紀生物醫學工程技術的發展密切相關。

介入醫學問世　介入醫學是一種微創傷的診療技術。Dotter和Judkin(1964 年)是最早使用介入技術治療疾病的創始人，他們用導管對下肢動脈阻塞性病變進行

擴張治 療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入放射學(Interventional Ra

diology)，這是醫 學文獻出現“介入”一詞的最早記載。1977年 Gruenzing成功

地進行了首例冠狀動脈球囊擴 張術獲得成功以后，介入性診療技術由于其創傷小、患者痛苦少，安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀80年代隨著生物醫學工程的發

展，高精度計算機化影像診查儀器、數字減影血管造 影(DSA)、射頻消融技術以及

高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術用的各種導管相 繼問世，使介入性

診療技術發生了飛速進步，臨床應用范圍不斷擴大，從心血管、腦血管、非血管

管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應證，并使診療效果明顯提高，患者可減免許多大手術之苦。有人把介入診療技術視 為與藥物診療、手術診療

并列的臨床三大診療技術之一，也有人把介入診療技術稱之為20世 紀發展起來的臨床醫學新領域--介入醫學［3，4］。

人工器官的應用　當人體器官因病傷已不能用常規方法救治時，現代臨床醫

療技術有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補償其生理功能，人們

稱這種裝置 為人工器官(artificial organ)。如20世紀50年代以前，風濕性心臟

瓣膜病的治療，除了應 用抗風濕藥物、強心藥物對癥治療外，對病損的瓣膜很難

修復改善，不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以應用人工心肺機體外循環技

術，在心臟停跳狀態下切開心臟，進行更換人 工瓣膜或進行房、室間隔缺損的修

補，使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復健康。心外科 之所以能達到今天這樣的水平，主要是由于人工心肺機的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工 血管等新材

料、新技術的結果［5］。

腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良，而人工腎血液透析技術已挽救了大量腎病

晚期患者的生 命，腎病治療學也因此有了很大進步。

現代生物醫學工程中人工器官的發展也非常迅速，除上述人工器官外，人工關

節、人工心臟 起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應用，使千千

萬萬的患者恢復了健康?？梢哉f，人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。

此外，放射醫學、超聲醫學、激光醫學、核醫學、醫用電子技術、計算機遠程

醫療技術等先 進的醫療技術和儀器設備都是現代醫學工程研究開發的成果，綜上

可見，20世紀生物醫學工 程的發展，顯著提高了醫學診斷和治療水平，有力地推

動著醫學科學的進步。

21世紀生物醫學工程展望　縱觀醫學新技術誕生和發展的 歷史，從倫琴發現

X線到今天X射線診療技術的發展，從朗茲萬發現超聲波到今天B超診斷的 廣泛應用，從布洛赫和伯塞爾發現核磁共振到今天MRI的問世，從赫斯費爾德發明CT到今天

C T成像系統的應用，都是以物理學工程技術為基礎、醫學需求為前提發展起來的醫學新技術。循著20世紀醫學發展的軌跡，我們有理由預測21世紀新的醫學診療

技術可能在以下10個方 面有重大突破和創新：

(1)各種診療儀器、實驗裝置趨向計算機化、智能化，遠程醫療信 息網絡化，診療用機器人將被廣泛應用。［6］

(2)介入性微創，無創診療技術在臨床醫療中占有越來越重要的地位。激光技

術，納米技術 和植入型超微機器人將在醫療各領域里發揮重要作用。

(3)醫療實踐發現單一形態影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著

pET的問世和應 用，形態和功能相結合的新型檢測系統將有大發展。非影像增顯劑

型心血管、腦血管影像診 查系統將在21世紀問世。

(4)生物材料和組織工程將有較大發展，生物機械結合型、生物型人工器官將

有新突破，人 工器官將在臨床醫療中廣泛應用。

(5)材料和藥物相結合的新型給藥技術和裝置將有很大發展，植入型藥物長效

緩釋材料，藥 物貼覆透入材料，促上皮、組織生長可降解材料，可逆抗生育絕育

材料、生物止血材料將有 新突破。

(6)未來醫療將由治療型為主向預防保健型醫療模式轉變。為此，用于社區、家庭、個人醫 療保健診療儀器，康復保健裝置，以及微型健康自我監測醫療器械

和用品將有廣泛需求和應 用。

(7)除繼續努力加強生物源性疾病防治外，對精神、心理、社會源性疾病的防

治診療技術和 相應儀器設備的研制受到越來越多的重視與開發，研制精神分析、心理安撫、生物反饋型診 療技術和設備將是生物醫學工程的新起點。

(8)創傷是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型創傷防護裝置、生命急救

系統是未來生 物醫學工程的重要課題。

(9)即將迎來的21世紀是分子生物學時代，有關分子生物學的診療新技術將快

速發展，遺傳、疾病基因診療技術，生物技術和微電子技術相結合的DNA芯片、雪

白芯片和診療系統將被 廣泛應用。

(10)空氣污染、環境污染嚴重危害著人類健康，研究和開發勞動保護、家庭保

健、個人防護 用的人工氣候微環境是未來不能忽視的問題。

1997年我國發布了關于衛生工作改革與發展的決定，提出了奮斗目標：“到

2000年，基本實 現人人享有初級衛生保健”，到2010年國民健康的主要指標在經濟

發達地區達到或接近世界 中等發達國家水平，在欠發達地區達到發展中國家的先

進水平。1999年國家科技部召開了“ 發展生物醫學工程技術戰略研討會”，國家

工程院開展了有關發展我國醫療器械工業戰略研 究等，對推動生物醫學工程產業

發展、落實創新工程戰略布置起著重要作用。20世紀人類與 疾病做斗爭，在醫學

診療技術上取得了重大成就；但面向21世紀的巨大挑戰，我們要動員起 來，調整

政策，制定規劃，改革醫學研究教學的舊模式，發揮現代科學多學科交叉合作的優

勢，創建全新的生物醫學，為人民造福。

第四篇：常用生物醫學材料

常用生物醫學材料

南華大學

電氣學院

20104320135

李闖

摘要： 醫用硅橡膠(silicone rubber)是美容外科中應用較廣的生物材料(組織代用品).它是高分子有機化合物聚硅酮的一種橡膠樣固體形態,又稱二甲基硅氧烷。隨著生物醫學和材料的發展,各種人工制備的生物材料植入骨內替代骨移植,臨床應用效果好.這些人工合成或提取的植入材料生物相容性好,對骨形成具有明顯的誘導作用,被泛稱為人工骨(artificial bone)。人工骨與醫用硅橡膠同為如今最常用的兩類生物醫學材料。

關鍵字：人工骨，植入，移植，相容性，人工制備，醫用硅橡膠，美容，整容

一：醫用硅橡膠

1·生物相容性：由于其結構對稱性,分子主鏈呈螺旋狀，使硅氧單鍵的極性相互抵消,且側鏈的R一般都是低極性或非極性基團,所以整個大分子極性很低,使硅橡膠表現出疏水性、耐氧化以及抗老化性。

此外,主鏈中Si2O鍵和側鏈中的C2Si鍵的極性都近似于離子鍵,在正常使用溫度(250°C以下)不發生裂解、氧化等反應,故又具有優異的耐熱性,可用作醫療器械、人造臟器和藥物緩釋體系,對人體有良好的生物相容性。2·生物功能性：是指生物材料具有在其植入位置上行使功能所要求的物理和化學性質：（1）可檢查、診斷疾病;（2）可輔助治療疾病;（3）可滿足臟器對維持或延長生命功能的性能要求;（4）可改變藥物吸收途徑,控制藥物釋放速度，滿足疾病治療要求。

3、無毒性

4、耐生物老化

5、物理和力學穩定性

6、易加工成型,材料易得,價格適當,便于消毒滅菌

7、在生產、加工過程中防止引入對人體有害的物質

應用

1·作為人造器官

硅橡膠模擬制品可長期埋置于人體內，作為人體內某個部分不可缺少的元件。包括腦人工肺、視網膜植入物、人工腦膜、人工手指、手掌關節、人造鼓膜、人工心臟瓣膜附件、人工肌腱以及用于消化系統和腹外科制品的各種導管等。

2·在整容和修復方面的應用（1）人工顱骨的修復:（2）尼龍、聚酯纖維等增強后作人造皮膚;（3）提高視力的隱性眼鏡;（4）)修補前額、鼻、勃頸等;（5）治療外耳的缺損;

（6）現在爭議一直很大的人工乳房

3·在醫療器械上的應用

硅橡膠可作為導管短期置入人體的某個部位,作為搶救和治療的重要輔助材料和手段，如為肝功能不全、燒傷等病人進行補液用的靜插管, 還可用于胎兒吸引器的吸頭,醫用電極板基質,生物傳感器的包裝材料等 4·在藥物緩釋體系的應用

硅橡膠可作為藥物緩釋體系的載體，如包封藥物膠囊，包封的藥物包括抗生素,鎮靜劑,安眠藥,抗癌藥,麻醉劑等.硅橡膠還可作為消泡劑治療某些疾病，如用于搶救急性肺水腫,可迅速疏通呼吸道,改善缺氧狀況,減少或避免因泡沫阻塞氣流通過而窒息的死亡。

醫用硅橡膠的副作用：

(1)由于其分子結構的低極性造成的疏水性,使其仍對人體有一定的異物反應,今后的發展要求是對其表面進行改性,提高其親水性。

(2)抗張力強度不夠，易破裂和撕裂,要解決其機械強度低的性質，就要對其采用物理和化學方法改性。

(3)對皮下避孕埋植系統而言,以硅橡膠為載體的長效皮下埋植劑在放置有效期滿后必須取出,增加了使用者的痛苦和花費,這樣就引發了可生物降解埋植劑的研究。

二：人工骨

人工骨是指用人工材料制造的人骨替代品或者骨折固定材料。人工骨材料主要有高分子合成材料如聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯等、無機材料如磷酸三鈣、羥基磷灰石、氧化鋁生物陶瓷等。

1·由于人骨的各種生物學特性，故對人工骨的要求也很苛刻，具體對人工骨的性能要求如下：

由于對活骨化學、生物特性的不斷了解, 人們更有能力設計和開發出模仿這些特性的材料, 理想的骨移植替代材料應當具有成骨性、生物相容性、可吸收降解、可提供結構支撐、臨床使用方便、價格低廉。根據其具體用途, 一些特性要比其它的特點更重要。骨移植物和其替代物可依據其骨傳導、骨誘導和成骨特性分類(見表1)。同種異體骨移植物與自體骨移植物的特性比較(見表2)。復合材料移植物是具有骨傳導性的基質與骨誘導和成骨活性物質的組合, 有可能替代自體骨。

人工骨容易商品化獲得, 使用方便, 但目前單一的人工骨多為骨傳導材料或復合骨誘導因子材料, 其機械性能較差, 難以起到機械支撐作用, 尚不能用于修復重建大段骨缺損和關節缺損, 僅用于填充植骨或脊柱融合。一些人工骨制備成注射劑型, 能夠采用非手術或微創的方法提高骨修復效果, 方法操作簡單、創傷輕微, 對血運和關節肌肉功能干擾小。避免了局部血供的進一步破壞, 大大減少了感染和手術并發癥的發生可能, 而且恢復快, 符合現今微創外科的趨勢。在此僅介紹兩種最常用人工骨臨床應用及相關問題。

1·醫用硫酸鈣

Osteoset是一種醫用硫酸鈣骨移植替代物,(于1996年6月通過美國食品與藥品委員會論證, 并在同年獲得歐洲CE商標, 此后已在成千例病人中使用, 并且證明是安全有效的。Osteoset顆粒有兩種型號, 小顆粒在小的骨缺損中使用較為理想, 直徑分別為4.8mm和3.0mm, 顆粒分別重100mg和30mg。為了方便使用, 各種尺寸顆粒均用小瓶包裝, ?射線滅菌。Osteoset2T內含4 %的妥布霉素, 妥布霉素亦稱妥布拉霉素(To2bramycin), 為氨基糖甙類抗生素, 抗菌譜與慶大霉素相似。主要用于各種革蘭氏陰性桿菌感染(綠膿桿菌、變形桿菌、克雷氏菌、沙門氏菌、葡萄球菌包括金黃色葡萄球菌), 對綠膿桿菌較慶大霉素約強2～3倍, 比多粘菌素B也較強, 對慶大霉素耐藥的綠膿桿菌也常敏感, 對其它革蘭氏陰性菌的作用則低于慶大霉素, 對金葡菌的作用約與慶大霉素相等。適用于感染性骨缺損, 引起腎毒反應者較慶大霉素為低。

2· 自固化磷酸鈣水泥

自固化磷酸鈣水泥(Calcium Phosphate Cement , CPC)是Brown和Chow于20世紀80年代早期研制出來的快速凝固型、非陶瓷型羥基磷灰石(HAP)類人工骨材料, 由數種磷酸鈣粉末和固化液兩部分在使用時按比例調和而成。調和物呈膏體狀, 能根據填充部位的要求隨意塑形, 在體內條件下發生固化反應, 約4h后自然轉變成含微孔的HA晶體。在固化過程中基本不放熱, 不會造成組織灼傷。一般ACPC固化的抗壓強度為30～50MPa , 它與反應物中的添加成分或制備方法等因素無關。上世紀90年代中期國內研制成功了自固化磷酸鈣水泥(CPC)人工骨材料, 并進行了商品化開發, 商品名瑞邦骨泰。其劑型分為普通型骨泰、載藥型骨泰和注射型骨泰。

參考文獻 1· 中國矯形外科雜志

2004年12月第12卷第23、24期

2·史文紅、趙成如.醫用硅橡膠及其制品[J ].中國醫療器械信息，2009,15（11）3·溫變英.生物醫用高分子材料及其應用[J ].化工新型材料,2001 ,29(9):41 4·醫用高分子材料—硅橡膠

5·貢長生、張克立.新型功能材料[M].北京:化學工業出版社,2001.

第五篇：生物醫學材料

鈦及鈦合金在生物醫學上的應用及研究進展

摘 要:簡單介紹了鈦及鈦合金和其作為生物醫學材料的優點,簡述了鈦及鈦合金的物理性能、化學性能，同時闡明了其生物相容性原理。綜述了國內外生物醫學鈦合金材料的應用和研究進展。

關鍵詞: 醫用鈦合金；生物醫學材料；生物相容性；應用和發展 引言

金屬材料是最早用于臨床的生物醫學材料,可用于傳統的人體硬組織缺損、創傷、骨科、牙科疾病等的各種修復,矯形及內、外固定治療等。從20世紀中葉以來,以鈦合金為主的生物醫學金屬材料開始在人體硬組織植入，特別是在人體軟組織的介入治療方面顯示出獨特而神奇的療效。極大地促進醫用了鈦合金材料在外科植入物和矯形器械產品中的應用和推廣。近年來鈦及其合金以其與骨相近似的彈性模量、良好的生物相容性及在生物環境下優良的抗腐蝕性在臨床上得到了越來越廣泛的應用。而具有典型代表性的醫療器械產品的問世,無疑是醫學領域的一個里程碑,具有劃時代的意義

[2，3]

[1]。

2鈦及鈦合金作為生物材料的優點

2.1鈦及其合金的物理性能

純鈦有4個牌號，還有20余種合金，為臨床選擇使用提供了余地，鈦熔點1668士4℃，沸點3553℃，具有α、β倆種同素異形體，882℃轉變時伴隨5 ％的相變體膨脹。導熱系數0.036cal/cm.s.k，接近牙釉質導熱系數0.002cal/cm.s.k，作為口腔修復體時可保護牙髓。鈦的強度比不銹鋼高，且有較高韌性和抗疲勞能力，即使在有裂紋和缺陷時也需要用極高的載荷才能使其斷裂。合金化雖然可以提高其強度，但降低其斷裂韌度(Klc)2.2鈦及其合金的化學性能

鈦在空氣中或氧化條件下其表面生成一層鈍化膜(主要由TiO2、Ti3O2=TiO組 成)，溫度升高，時間延長使鈍化速度增大，膜厚度增加，而且該鈍化膜有自修復功能。通過生化試驗，動物實驗和臨床觀察均證明鈦對于血液、體液等有極好 的耐腐蝕性能[4，8]

[4-7]

[4]。

。2.3生物相容性

普通金屬材料力學性能優良、易加工，但組成與人體組織成分相距甚遠，因而很難與生物組織親合，一般不具有生物活性。作為生物醫學材料的鈦及鈦合金滿足了2個基本條件：①無毒性；②耐生理體液腐蝕。

鈦及鈦合金的缺點是硬度較低，耐磨性差。如果將鈦制品表面進行高溫離子氮化處理，純鈦及鈦合金硬度分別提高 7倍和 2倍，氮化后鈦材的年腐蝕率僅 為非氮化的三分之一。動物實驗結果表明，生物組織對表面滲氮處理鈦材反應輕微且無毒性。[9]3鈦及其合金在生物醫學領域的應用

近年來，鈦及其合金以整形外科、牙科及各種醫療器械為中心，在醫學領域得到空前的快速發展。3.1人體矯形

鈦合金彈性模量比不銹鋼更接近于人體骨骼，因此鈦合金肘關節、踩關節等被廣泛用于人體矯形手術中。每年世界上大約有1億病人由于臂關節和膝關節 炎癥而進行替換治療。鈦制膝蓋板比用不銹鋼膝蓋板輕許多且腐蝕問題得到了 改善。德國在20世紀80年代開發了鈦合金精鑄假肢，推動了鈦功能假肢的發展，從此，鈦合金精鑄假肢在各國很快得到了推廣應用。目前，鈦制假肢正在逐漸取代鋼制假肢[10]。

3.2介入性治療

介入性治療是近幾年來得到快速發展的一種先進的非手術臨床診療技術。該技術通常是在X射線圖像監視下，幾利用穿刺插管技術將特制導管、支架等沿血管或體內其它管腔輸送到體內病變處，就地治療

[11]

。過去支架通常以316L不銹鋼制成，但這種支架的縱向柔韌性不太令人滿意，而鈦鎳形狀記憶合金支架具有偏置式力學效應和形狀記憶效應，目前正被廣泛研究并投人臨床湘瓜合金制成的血管支架，不僅與316L不銹鋼有相當的強度，而且具有良好的冷加土成形性、更適合人體要求的縱向柔順性3.3牙科

從鈦合金植入人體那一刻起 ,牙齒種植用金屬材料就發生了一系列的改變。

[12]

。鈦與人體骨骼上皮組織、結締組織都具有良好的親和性，力學性能也可與其它各種類型牙科用合金相媲美，且密度小，制成的義齒體感舒適義齒通過表面處理，還可滿足人們對義齒美觀的要求。3.4循環系統醫療器械

鈦通常被用在制作心率調節器和除顫器，它可以作為載體工具替代心臟本身某些功能，如心臟瓣膜。美國活性金屬公司提供了一種鈦材，用以制造主動脈瓣膜，外科醫生把這種心臟瓣膜放在適當位置而不必進行縫合。在心臟起搏器中，密封的鈦盒能有效防止潮氣滲入密封的電子元器件

[14]

[13]

。不僅如此，鈦

。人工肺關鍵部位使用的微孔鈦片作為氣體擴散元件將氧氣擴散到體外循環的病人血液中，將靜脈血變成動脈血。3.5 面部治療

當人體面部組織遭到嚴重破壞時，局部組織修復需要用外科植入件進行。鈦合金具有良好生物相容性和所需強度，因此，是人體面部組織修復的理想材料。純鈦網作為骨頭托架已用于顆骨再造手術3.6手術器械

鈦醫療器械具有良好的抗腐蝕能力，反復的清洗、消毒表面質量不受影響；無磁性，能夠排除對微小、敏感植入電子器械的破壞威脅；質輕、用來替代不銹鋼重量大為減輕，使醫生操作過程中更加靈活，降低醫生的疲勞程度。因此，目前已用來制作手術刀片、止血鉗、剪刀、電動骨鉆、鑷子等。

[9]

[15]。

參考文獻：

[1],張玉梅，郭天文，李佐臣.鈦及鈦合金在口腔科應用的研究方向[J],生物醫學工程學雜志，2000，17(2)：206-208 [2] 汶建宏,楊冠軍,葛鵬,毛小南,趙映輝.鈦合金的研究進展[J].鈦工業進展,2008,25(1):33-40 [3] 徐雄.生物醫用鈦合金應用及發展

[4] Eylon.D著.張祖光,李湘杰.譯.鈦在能源與工業中的應用.機械工業出版社，1989：9.[5] 郭天文.口腔科鑄欽理論與技術.世界圖書出版西安公司,1997.[6](英)鄧肯著,周光爵,譯.鈦的應用與選擇.冶金工業出版社,1988.[7] 鈦科學與工程.第七屆學術會議(上、下冊)，1991:1.[8] 范德輝,莫宣學，翁潤生，秦飛.鈦及鈦合金在醫學上的應用研究[J],口腔材料器械雜志，1998，8(1)：46-48 [9] 黃甫強.牛金龍.鈦合金在醫學領域的應用[J],稀有金屬快報，2005,24(1)：33-34 [10] 李世普.生物醫用材料導論[M].湖北：武漢工業大學出版社，2000 程奎；翁文劍；葛曼珍；生物陶瓷涂層[J].材料科學與工程，1998.16(3):8-12 [11] 顧漢卿，許國風.生物醫學材料學[M].天津:天津科技翻譯出版公司,1993 [12] 高敬,姚麗.國內外鈦合金研究發展動態[J].世界有色金屬，2001，（2）：4-7 [13] 楊遇春譯.世界鐵的應用趨勢[J],現代材料動態,2002,(2):1-2 [14] 寧興龍.鈦工業進展[J],1996,(3):1-3

[15] 張新平，等.鈦及鈦合金在牙科領域中研究現狀[J],稀有金屬材料與工程，2002,31(4):246-251