第一篇：生物醫用功能高分子材料應用及研究進展

生物醫用功能高分子材料應用及研究進展

摘要：隨著人民生活水平的提高，人們對于醫療保健方面的要求也越來越強，使得對于生物醫用材料的要求也越苛刻。本文詳細闡述了生物醫用功能高分子材料近年來的應用研究及發展狀況，綜述了國內外生物醫用高分子材料的分類、特性及研究成果，展望了未來的生物醫用高分子材料的發展趨勢。并評述了醫用高分子材料在人工臟器、藥劑及醫療器械方面的應用介紹了我國近年來的研究情況和存在的問題。

關鍵詞：高分子材料；發展趨勢；綜述

1.概述

高分子材料和加工技術的發展, 使得人工合成材料在醫學上的應用, 變得越來越廣泛。數十年的醫學發展和臨床應用, 證明醫用高分子材料在人體內外, 獲得了成功的應用, 而醫學的進步, 又給高分子材料提出了大量新的課題, 使其向“精細化” , “功能化” 的方向發展, 賦予了高分子材料以新的生命力。

生物醫用高分子材料指用于生理系統疾病的診斷、治療、修復或替換生物體組織或器官，增進或恢復其功能的高分子材料。研究領域涉及材料學、化學、醫學、生命科學。在功能高分子材料領域，生物醫用高分子材料可謂異軍突起，目前已成為發展最快的一個重要分支。生物醫用功能高分子材料中有的可以全部植人體內，有的也可以部分植入體內而部分暴露在體外，或置于體外而通過某種方式作用于體內組織。隨著現代生物工程技術的高度發展，又使得利用生物體合成生物材料成為可能。此類材料由于具有良好的生物相容性和生物降解性備受世人矚目。

2生物醫用功能高分子材料分類

生物醫用高分子材料分合成和天然兩大類，下面我們就分別對這兩種材料進行詳細的論述。2.1天然生物材料

天然生物材料是指從自然界現有的動、植物體中提取的天然活性高分子，如從各種甲殼類、昆蟲類動物體中提取的甲殼質殼聚糖纖維，從海藻植物中提取的海藻酸鹽，從桑蠶體內分泌的蠶絲經再生制得的絲素纖維與絲素膜，以及由牛屈肌腱重新組構而成的骨膠原纖維等。這些纖維由于他們來自生物體內且都具有很高的生物功能和很好的生物適應性，在保護傷口、加速創面愈方面具有強大的優勢，已引起國內外醫務界廣泛的關注。自然界廣泛存在的天然生物材料仍有著人工材料無可比擬的優越性能。例如：迄今為止再高明的材料學家也做不出具有高強度和高韌性的動物牙釉質，海洋生物能長出色彩斑斕、堅閶義不被海水腐蝕的貝殼等等。甲殼素又稱幾丁質（chitin），廣泛存在于蝦、蟹等甲殼動物及昆蟲、藻類和細菌中，是世界上僅次于纖維素的第二大類天然高分子化合物。它是一種惰性多糖，用濃堿脫去乙酰基可轉變成聚殼糖（chintosan）。甲殼素、聚殼糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解產物帶有一定正電荷，能從血液中分離出血小板因子，增加血清中H-6水平，促進血小板聚集或凝血素系統，作為止血劑有促進傷口愈合，抑制傷口愈合中纖維增生，并促進組織生長的功能，對燒、燙傷有獨特療效。比如家蠶絲脫膠后可得到純絲素蛋白成分，絲素蛋白是一種優質的生物醫學材料，具有無毒、無刺激性、良好的血液相容性和組織相容性。根據研究報道，由于天然高分子醫用材料的獨特臨床效果，它的應用前景相當廣闊。2.2合成生物材料

由于天然材料的有限，人們需要大量的生物材料來維持他們的健康。合成高分子材料因與人體器官組織的天然高分子有著極其相似的化學結構和物理性能，因而可以植入人體，部分或全部取代有關器官。因此，在現代醫學領域得到了最為廣泛的應用，成為現代醫學的重要支柱材料。與天然生物材料相比，合成高分子材料具有優異的生物相容性，不會因與體液接觸而產生排斥和致癌作用，在人體環境中的老化不明顯。通過選用不同成分聚合物和添加劑，改變表面活性狀態等方法可進一步改善其抗血栓性和耐久性，從而獲得高度可靠和適當有機物功能響應的生物合成高分子材料。目前，使用于人體植入產品的高分子合成材料包括聚酰胺、環氧樹脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡膠和硅凝膠等。應用場合涉及組織粘合、手術縫線、眼科材料(人工玻璃體、人工角膜和人工晶狀體等)、軟組織植入物(人工心臟、人工腎、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。

合成醫用高分子材料發展的第一階段始于1937年，其特點是所用高分子材料都是已有的現成材料，如用丙烯酸甲酯制造義齒的牙床。第二階段始于1953年，其標志是醫用級有機硅橡膠的出現，隨后又發展了聚羥基乙酸酯縫合線以及四種聚(醚一氨)酯心血管材料，從此進入了以分子工程研究為基礎的發展時期。目前的研究焦點已經從尋找替代生物組織的合成材料轉向研究一類具有主動誘導、激發人體組織器官再生修復的新材料，這標志著生物醫用高分子材料的發展進入了第三個階段，其特點是這種材料一般由活體組織和人工材料有機結合而成，在分子設計上以促進周圍組織細胞生長為預想功能，其關鍵在于誘使配合基和組織細胞表面的特殊位點發生作用以提高組織細胞的分裂和生長速度。3.生物醫用高分子材料的特性要求

醫用高分子材料，是指在醫學上使用的高分子材料。其對于挽救生命．救治傷殘．提高人類生活質量等方面具有重要意義。能被用于醫療領域作為醫用材料就必須有著它獨特的性質，性能要求也必須十分苛刻。通過歸納，應當符合以下要求：（1）生物相容性。生物相容性是描述生物醫用材料與生物體相互作用情況的。是作為醫用材料必不可少的條件．包括血液相容性，組織相容性，生物降解吸收性。（1）生物功能性。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．具體有：可檢查．診斷疾病；可輔助治療疾病；可滿足臟器對維持或延長生命功能的性能要求；可改變藥物吸收途徑：控制藥物釋放速度、部位．滿足疾病治療要求的功能等。（3）無毒性。無毒性即化學惰性。此外，還應具備耐生物化．物理和力學穩定性。易加工成型，材料易得、價格適當．便于消毒滅菌；以及還要防止在醫用高分子材料生產。加工過程中引入對人體有害的物質。（4）可加工性：能夠成型、消毒(紫外滅菌、高壓煮沸、環氧乙烷氣體消毒、酒精消毒)等。正因為對于生物醫用高分子材料的要求嚴格，相關的研發周期一般較長，需要經過體外實驗、動物實驗、臨床實驗等不同階段的試驗，材料市場化需要經國家藥品和醫療器械檢驗部門的批準，且報批程序復雜、費用高。所以生物材料的研發成本高、風險大。這也是目前生物材料的市場價格居高不下的一個重要原因。4.生物醫用高分子材料的應用

根據不同的角度、目的甚至習慣，醫用高分子材料應用有不同的分類方法，尚無統一標準。主要在人造器官、人造組織、以及其它的一些高分子藥劑等。4.1人造器官

（1）人工腎：四十年前荷蘭醫生用賽璐洛玻璃紙作為透析膜, 成功地濾除了患者血液中的毒素。目前人工腎以中空絲型最為先進, 其材質有醋酸纖維, 賽璐洛和聚乙烯醇。其中以賽璐路居多, 占98%, 它是一種親水性的、氣體和水都能通過的材料, 同時要求有很好的選擇過濾性, 病人的血液從人工腎里流過由它們所構成的中空絲膜, 就可將尿素、尿酸,Ca2+等物質通過, 并留在人工腎里繼而排出, 而人體所需的營養、蛋白質卻被擋住,留在血液里返回人

體, 從而對血液起到過濾作用, 目前中空纖維膜已在西德的恩卡公司、日本旭化成和夕沙毛公司研究成功, 并用于工業化生產。（2）人工肺：人工肺并不是對于人體肺的完全替代，而是體外執行血液氧交換功能的一種裝置，目前以膜式人工肺最為適合生理要求,它是以疏水性硅橡膠, 聚四氟乙烯等高分子材料制成。(3)人工心臟：1982年美國猶他大學醫療中心, 成功地為61歲的牙科醫生克拉克換上了Jarvak一7型人工心臟, 打破了人造心臟持久的世界紀錄, 美國人工心臟專家考爾夫博士指出閉,人工心臟研制成功與否取決于找到合適的彈性體, 作為人工心臟主體心泵的高分子材料,現在所用的材料主要為硅橡膠。（4）其它，如人工心臟瓣膜、心臟起搏器電極的高分子包覆層、人工血管、人工喉、人工氣管、人工食管、人工膀胱等。4.2人造組織

指用于口腔科、五官科、骨科、創傷外科和整型外科等的材料，包括：(1)牙科材料：主要采用聚甲基丙烯酸甲酯系、聚砜和硅橡膠等，如蛀牙填補用樹脂、假牙和人工牙根、人工齒冠材料和硅橡膠牙托軟襯墊等；(2)眼科材料：這類材料特別要求具有優良的光學性質、良好的潤濕性和透氧性、生物惰性和一定的力學性能，主要制品有人工角膜(PTFE、PMMA)、人工晶狀體(硅油、透明質酸水溶液)、人工玻璃體、人工眼球、人工視網膜、人工淚道、隱型眼鏡(PMMA、PHEMA、PVA)等；；(3)骨科材料：人工關節、人工骨、接骨材料(如骨釘)等，原材料主要有高密度聚乙烯、高模量的芳香族聚酰胺、聚乳酸、碳纖維及其復合材料；(4)肌肉與韌帶材料：人工肌肉、人工韌帶等，原材料有PET、PP、PTFE、碳纖維等；(5)皮膚科材料：人工皮膚，含層壓型人工皮膚、甲殼素人工皮膚、膠原質人工皮膚、組織膨脹器。4.3藥用高分子

(1)高分子緩釋藥物載體：藥物的緩釋是近年來人們研究的熱點。目前的部分藥物尤其是抗癌藥物和抗心血管病類藥物(如強心苷)具有極高的生物毒性而較少有生物選擇性，通常利用生物吸收性材料作為藥物載體，將藥物活性分子投施到人體內以擴散、滲透等方式實現緩慢釋放。通過對藥物醫療劑量的有效控制，能夠降低藥物的毒副作用，減少抗藥性，提高藥物的靶向輸送，減少給藥次數，減輕患者的痛苦，并且節省財力、人力、物力。目前存在時間控制緩釋體系(如“新康泰克”等，理想情形為零級釋放)、部位控制緩釋體系(脈沖釋放方 式)。近年來研究較多的是利用聚合物的相變溫度依賴性(如智能型凝膠)，在病人發燒時按需釋放藥物，還有利用敏感性化學物質引致聚合物相變或構象改變來釋放藥物的物質響應型釋放體系。(2)高分子藥物(帶有高分子鏈的藥物和具有藥理活性的高分子)：如抗癌高分子藥物(非靶向、靶向)、用于心血管疾病的高分子藥物(治療動脈硬化、抗血栓、凝血)、抗菌和抗病毒高分子藥物(抗菌、抗病毒、抗支原體感染)、抗輻射高分子藥物、高分子止血劑等。將低分子藥物與高分子鏈結合的方法有吸附、共聚、嵌段和接枝等。第一個實現高分子化的藥物是青霉素(1 962年)，所用載體為聚乙烯胺，以后又有許多的抗生素、心血管藥和酶抑制劑等實現了高分子化。天然藥理活性高分子有激素、肝素、葡萄糖、酶制劑等。5.國內外研究進展

近年來，美國、歐洲和日本對生物醫用高分子材料的研究與開發突飛猛進，從人工器官到高效緩釋高分子藥物都取得了很多成果和巨大效益。據美國健康工業制造者協會資料報告，1995年世界市場達1200億美元，美國為510億美元，預計在21世紀將成為國民經濟的支柱產業。現在美國商業化的生物技術是以醫藥品為主的。加拿大的生物技術的優勢領域在醫療器材和制藥業。在歐洲，英國的生物技術市場達到36億歐洲貨幣單位。德國1997年投入生物技術研究與開發的總經費大約為33億馬克。生物技術是日本21世紀創新產業的主要技術領域之一。在“生物技術立國”的口號下，日本政府5年內投資2萬億日元，其中生物降解材料和藥物生產商業化是其重點支持的領域。韓國制定了《韓國生物技術2000綱要》，在實施綱要的14年期間，政府和企業將投資200億美元。

我國生物醫學高分子研究起步較晚。自20世紀70年代末起，北京大學和南開大學從事這一領域的研究。“九五”期間由何炳林與卓仁禧主持的國家自然科學基金重大項目組織大批科研力量進行研究，在此領域取得了顯著成績。1998年“生物醫學高分子”項目獲教育部科技進步一等獎。我國現有醫用高分子材料60多種，制品達400余種。早在1999年6月，科技部生物領域專家組就在南京和上海召開了“生物芯片技術”和“組織工程技術”研討會，會議決定啟動這2個研究項目H?，并作為該領域的重點課題。東南大學、清華大學、華中農業大學、上海第二醫科大學、第一軍醫大學和華東理工大學等單位承擔了這些課題，其某些研究成果已見報道。此外，中科院化學所、天津大學、中國科技大學、浙江大學、四川大學、軍事醫學科學院等單位也分別在組織工程、藥物控釋等方面展開了研究工作，使我國醫用高分子材料的研究呈現出欣欣向榮的景象。6.結語

醫用高分子材料與醫療水平的進步密切相關，其用途十分廣泛。現代醫學給人類健康帶來福音的同時，也對醫用材料的開發提出了挑戰。現階段醫用高分子材料的研制具有重要的科學意義和非常巨大的社會經濟效益。因此，加速我國對新型醫用高分子材料的研究與開發將是今后相關材料領域刻不容緩的艱巨任務。7.參考文獻

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第二篇：角鯊烯的功能及其應用研究進展

角鯊烯的功能及其應用研究進展

李成

上海大學生命科學學院

摘要：角鯊烯是一種脂質不皂化物，分布廣泛，主要存在深海鯊魚的肝油中。角鯊烯具有很強的生物活性。角鯊烯具有提高體內超氧化物歧化酶(SOD)活性、增強機體免疫能力、改善性功能、抗衰老、抗疲勞、抗腫瘤等多種生理功能,是一種無毒性的具有防病治病作用的海洋生物活性物質[1]。本文主要綜述角鯊烯的功能和應用進展。

關鍵詞：角鯊烯；功能；應用；理化性質 角鯊烯的結構和性質

角鯊烯又名鯊烯、三十碳六烯、魚肝油萜，化學名為2，6，10，15，19，23–六甲基–2，6，10，14，18，22–二十四碳六烯，是一種高度不飽和烴類化合物，最初由日本化學Tsujimoto于 1906 年在黑鯊魚肝油中發現[2] [3]。角鯊烯是一種天然三萜烯類、多不飽和脂肪族烴類化合物，含有六個非共軛雙鍵，其結構見圖1［4］，其性質見表1。

圖1 角鯊烯的化學結構

表1 角鯊烯的性質

分子式C30H50 分子量410.72 碘值 皂化值 酸值

比重（25℃）折光指數 熔點 沸點

371 <0.5 <0.5

0.857~0.863 1.4955～1.4975-75℃ 198 K 285℃ 角鯊烯的來源

角鯊烯廣泛存在于動植物體內。角鯊烯主要來自深海鯊魚肝油，大多數鯊魚肝油都含有大量的角鯊烯，如深海的鎧鯊肝油中含角鯊烯40%～74%，小刺鯊肝油含角鯊烯49%～89%，其他深海鯊魚，如緣吻田氏鯊、新西蘭烏鯊也都含有較多的角鯊烯，范圍在32%～79%之間[5] [6] [7]。同時還少量存在于油脂不皂化物中，尤其在橄欖油、棕櫚油及其脫臭餾出物中含量較多。最近發現莧菜籽油含有3% 以上角鯊烯，莧屬植物種子油有望作為潛在角鯊烯資源。菜籽油、大豆油、米糠油、棉籽油等植物油也含有一定量角鯊烯，其它油脂雖也含有角鯊烯，但含量較少[8][9]。

角鯊烯廣泛分布在人體內膜、皮膚、皮下脂肪、肝臟、指甲、腦等器官內，在人體脂肪細胞中濃度很高，占正常健康成年人指甲特征性脂類成分37.172%，皮脂中含量也較多，每人每天可分泌角鯊烯約 125~425mg，頭皮脂分泌量最高[10]。

植物油角鯊烯大部分隨油脂脫臭時進入脫臭餾出物，在脫臭餾出物中以生育酚―角鯊烯、甾醇―角鯊烯聚集化合物形式存在，由于這些組分間性質相似，分離十分困難，目前尚無理想方法。不同原料角鯊烯含量見表2[11]。

表2不同原料角鯊烯含量

原料

深海鯊魚肝油54~86 橄欖油0.2~0.4 莧菜紅油3.0~6.0 羅漢果仁油12.5 棕櫚油脫臭餾出物0.5~0.8 大豆油脫臭餾出物1.83 米糠油脫臭餾出物 米糠油0.008~0.028 橄欖油脫臭餾出物 卡諾拉油脫臭餾出物

角鯊烯因含六個雙鍵，極不穩定，易氧化，在空氣中放置會產生特殊氣味，易在鎳、鉑等金屬作用下加氫形成另一種生物活性物質―角鯊烷。角鯊烯常溫下為無色油狀液體，不溶于水，難溶于甲醇、乙醇和冰醋酸，易溶于乙醚、石油醚、丙酮、四氯化碳等有機溶劑。因此，角鯊烯可用有機溶劑有效提取，根據其在不同溶劑中溶解性，可采用冷凍結晶而分離。目前除從深海鯊魚肝油中提取外，主要從橄欖油脫臭餾出物中提取。

含量

1.9 10~30

1.21 角鯊烯的功能

3.1 角鯊烯的抗癌、抗腫瘤作用

角鯊烯具有極強供氧能力，可抑制癌細胞生成，防止癌細胞擴散和因化療而白細胞減少，對胃癌、食道癌、肺癌，卵巢癌，具有明顯療效。研究表明，角鯊烯可降低砷鹽在細胞內聚集，抑制亞砷酸鈉致癌作用及4–甲基亞硝胺–1–3 吡啶–1–丁酮所誘導肺癌，對結腸癌亦有預防作用。周金煦等小鼠接種艾氏腹水瘤（EAC）細胞試驗，證明角鯊烯既能降低EAC 接種成活率，又能抑制數種小鼠腫瘤生長，具防癌、抗癌作用。經臨床觀察，角鯊烯對胃癌、食道癌、肺癌總有效率可達88.4%，且無不良反應[12]。

據報道，角鯊烯膠囊治療白細胞減少癥臨床有效率達82.1%，但治療機制尚不明確，可能與角鯊烯抗自由基作用有關。另有研究表明，角鯊烯能顯著提高血液SOD活性的作用，減輕造血組織損傷，加速造血細胞的生成，減少白細胞的破壞；同時，角鯊烯可增強白細胞代謝活動，對腫瘤化療等所致的白細胞減少癥有較好療效[12]。

3.2 角鯊烯的抗疲勞作用

疲勞是一種復雜生理生化過程，通常與代謝紊亂、自由基過多、免疫功能失調有關。角鯊烯具有消除自由基、調節免疫功能等作用，角鯊烯進入人體將迅速引起氧化作用，促使超氧化酶與乳酸脫氫酶顯著升高，乳酸迅速分解，體內能量代謝旺盛，體力快速恢復，疲勞及時消除[13]。同時，角鯊烯又使體內紅細胞大增，可有效克服因缺氧所引起各種疾病；從而為組織細胞制造能量，為減輕體力疲勞創造充分物質基礎[14]。

3.3 角鯊烯的抗心血管疾病

高血壓、高血脂、高血粘是心腦血管疾病元兇，角鯊烯能促進血液循環，預防及治療因血液循環不良而引起心臟病、高血壓、低血壓及中風等，對冠心病、心肌炎、心肌梗死等有顯著緩解作用。可顯著降低膽固醇和甘油三酯含量，強化某些降膽固醇藥物藥效，抑制血清膽固醇濃度，降低脂蛋白濃度，并加速膽固醇從糞便中排泄，可延緩動脈粥樣硬化形成[15]。角鯊烯能增加高密度脂蛋白和增加富含攜氧細胞體，人體攝入后，有助于降壓、降脂、降粘，可迅速促使血管疏通，是人體“血管清道夫”，防止冠心病和腦中風發生。

3.4 角鯊烯的抗感染作用

角鯊烯具有滲透、擴散、殺菌作用，可用作殺菌劑。對白癬菌、大腸桿菌、痢疾桿菌、綠膿桿菌、金葡菌、溶血性鏈球菌及念珠菌等有殺滅和抑制作用，可預治細菌引起上呼吸道感染、皮膚病、耳鼻喉炎等；還可治療濕疹、燙傷、放射性皮膚潰瘍及口瘡等。

3.5 角鯊烯增加缺氧耐受力

缺氧對機體而言是一種劣性刺激，能嚴重影響機體的氧化供能，最終導致機體的心、腦等重要器官缺氧，引起氧供應不足而死亡。角鯊烯作為一種脂質不皂化物，具有提高體內超氧化物歧化酶(SOD)活性、增強組織對氧的利用、增強機體免疫功能、抗衰老等多種生理功能。目前關于角鯊烯攝取氧功能的研究已取得一些進展[1]。研究表明，角鯊烯具有類似紅細胞攝取氧的功能，與氧結合生成活化的氧化角鯊烯，在血液循環中輸送到機體末端細胞后釋放氧，從而增加機體組織對氧的利用能力，加速消除因缺氧所致的各種疾病的目的。它可增加組織對氧的利用，促進生物氧化還原反應及新陳代謝，全面增強體質。角鯊烯通過向細胞供應大量氧氣，使細胞恢復活力，提高身體的自然治愈能力。角鯊烯的應用

4.1 角鯊烯在食品工業的應用

角鯊烯因其具有提高血紅蛋白攜氧能力，促進新陳代謝，提高機體免疫力和降低血清總膽固醇，防止動脈粥樣硬化等功能，而常作為功效成分添加于保健食品中。如在美國、歐洲及澳大利亞市場出現一種保健軟膠囊，每粒含角鯊烯500~1000 mg，深受消費者歡迎。在食品工業，角鯊烯通常作為功能性食品添加劑。近年來，由于明確角鯊烯具有滲透、擴散、殺菌作用，無論是口服或涂敷于皮膚上，都能攝取大量氧，加強細胞新陳代謝，消除疲勞，從而已成為功能明確活性成分在功能性食品中廣泛應用。另外，菜籽油加入0.5% 角鯊烯，可提高其熱穩定性，減少高溫分解。

4.2 角鯊烯在醫藥工業的應用

癌癥是人類大敵，迄今為止尚無很好特效藥物治療。許多研究結果表明，角鯊烯對于腫瘤治療具有一定生物活性，如角鯊烯單獨用于鼠類時即有抗腫瘤效果，其作用機理是角鯊烯可抑制腫瘤細胞生長，并增強機體免疫力，從而增強對腫瘤抵抗力；另一方面，角鯊烯能抑制致癌物亞硝胺生成，從而可起到抗腫瘤作用。另外，臨床實驗發現，角鯊烯可與其它抗腫瘤藥物同時使用，使這些藥物藥效得到較大提升，適于淋巴腫瘤等多種腫瘤。此外，角鯊烯對其它一些疾病，如潰瘍、痔瘡、皮炎和皮膚燙傷等癥也有一定療效，并可治療或輔助治療高血脂癥[12][13]。在醫藥品上，角鯊烯可用作軟膏（親水軟膏、吸水軟膏）基料，也用作栓劑組分，能促進藥物充分吸收。近年來，很多國家已將其列入藥物行列，如我國藥典就將角鯊烯作為口服營養藥，劑量為每天l~2 克。日本已將其作為治療低血壓、貧血、糖尿病、肝硬化、癌癥、便秘、齲牙內服藥劑，及作為治療膽和膀胱結石、扁桃腺炎，風濕病、神經痛、支氣管炎、感冒鼻炎、氣喘、痛風、胃及十二指腸潰瘍病等外敷藥劑。

4.3 角鯊烯在化妝品工業的應用

角鯊烯為無色或淡黃色油狀液體，在化妝品中很易形成乳化，因此，可用于膏霜（冷霜、潔膚霜、潤膚霜）、乳液、發油、發乳、唇膏、芳香油和香粉等化妝品中作為保濕劑，同時具抗氧化和自由基清除劑作用。另外，也用作高級香皂高脂劑。角鯊烯也廣泛應用于美容藥物。含有角鯊烯制劑對痤瘡等皮膚病療效顯著，且無副作用。例如一種以33 份角鯊烯、33 份十二烷和33 份十四烷組成制劑用于治療痤瘡等皮膚病，在施用后幾小時見效，幾天內可治愈。金靖德等以角鯊烯7~11 份、維生素E油0.8~1.1 份、維生素DA 油2~3 份、紅花油0.8~1.2份相混合并以大豆油配至成100 份制得美容膠囊，服用后可改善皮膚新陳代謝與微循環。

由于角鯊烯在高溫和紫外光照射下很易生成過氧化物，所以應用于護膚品時，可使皮膚免受高溫和紫外光傷害。角鯊烯是很好活性氧輸送載體，故含角鯊烯化妝品有防止皮膚粗糙、增強皮膚免疫力等功效。染發和護發用品是日常生活常用化妝品，若由化工原料組成可能會給人們帶來美麗同時也會傷害人們健康。Kamitsuj將角鯊烯及酸性染料配制成一種染發劑，該染發劑具有使用安全、染后頭發自然有光澤、且耐洗特點。Scharfe等以角鯊烯為原料配制成頭發護理劑有去頭屑、防脫發和生發功效。為改善口感，牙膏中會加入一些香精，香精通常系由一些化學原料制成，對口腔皮膚會產生刺激作用；日本高砂香料公司在牙膏中加入少量角鯊烯，可減輕牙膏中薄荷油等香料對口腔皮膚刺激。

展望

角鯊烯有著很好的應用前景，但是目前對其藥理研究還不是很多，特別是角鯊烯在免疫佐劑方面的研究還處于初步階段。角鯊烯的天然產量比較少，目前人工合成的工藝還不夠完善，產率不高，浪費嚴重，成本高，探索新的合成方法勢在必行。

參考文獻：

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第三篇：淺談生物醫用材料

淺談生物醫用材料

姓名：曹曉萌 學號：201540913001 學院班級：師范學院2015級學

前教育 手機號：*** 關鍵詞： 生物醫用材料 現狀 發展前景 組織工程材料 納米材料 介入治療材料

一、生物醫用材料概述

生物醫用材料，又稱生物材料，是用于診斷、治療、修復或替換人體組織或器官或增進其功能的一類高技術新材料，可以是天然的，也可以是合成的，或是它們的復合。生物醫用材料不是藥物，其作用不必通過藥理學、免疫學或代謝手段實現，為藥物所不能替代，是保障人類健康的必需品，但可與之結合，促進其功能的實現。

生物醫用材料的研究與開發必須有明確的應用目標，即使化學組成相同的材料，其應用目的不同，不僅結構和性質要求不同，制造工藝也不同。因此，生物醫用材料科學與工程總是與其終端應用制品(一般指醫用植入體)密不可分，通常談及生物醫用材料，既指材料自身，也包括醫用植入器械。

盡管現代意義上的生物醫用材料僅起源于上世紀40年代中期，產業形成在上世紀80年代，但是由于臨床的巨大需求和科學技術進步的驅動，卻取得了巨大的成功。其應用不僅挽救了數以千萬計危重病人的生命，顯著降低了心血管病、癌癥、創傷等重大疾病的死亡率，而且極大地提高了人類的健康水平和生命質量。同時其發展對當代醫療技術的革新和醫療衛生系統的改革正在發揮引導作用，并顯著降低了醫療費用，是解決當前看病難、看病貴及建設和諧穩定的小康社會的重要物質基礎。

生物醫用材料是當代科學技術中涉及學科最為廣泛的多學科交叉領域，涉及材料、生物和醫學等相關學科，是現代醫學兩大支柱—生物技術和生物醫學工程的重要基礎。由于當代材料科學與技術、細胞生物學和分子生物學的進展，在分子水平上深化了材料與機體間相互作用的認識，加之現代醫學的進展和臨床巨大需求的驅動，當代生物材料科學與產業正在發生革命性的變革，并已處于實現意義重大的突破的邊緣─再生人體組織，進一步，整個人體器官，打開無生命的材料轉變為有生命的組織的大門。在我國常規高技術生物醫用材料市場基本上為外商壟斷的情況下，抓住生物材料科學與工程正在發生革命性變革的有利時機，前瞻未來20-30年的世界生物材料科學與產業，刻意提高創新能力，不僅可為振興我國生物材料科學與產業，趕超世界先進水平贏得難得的機遇，且可為人類科學事業的發展做出中國科學家的巨大貢獻。

二、生物醫用材料的分類

生物醫用材料按用途可分為骨、牙、關節、肌腱等骨骼-肌肉系統修復材料，皮膚、乳房、食道、呼吸道、膀胱等軟組織材料，人工心瓣膜、血管、心血管內插管等心血管系統材料，血液凈化膜和分離膜、氣體選擇性透過膜、角膜接觸鏡等醫用膜材料，組織粘合劑和縫線材料，藥物釋放載體材料，臨床診斷及生物傳感器材料，齒科材料等。

生物醫用材料按按材料在生理環境中的生物化學反應水平分為惰性生物醫用材料、活性生物醫用材料、可降解和吸收的生物醫用材料。

按材料的組成和結構，生物醫用材料可分為醫用金屬、醫用高分子、生物陶瓷、醫用復合材料、生物衍生材料等。按臨床用途，可分為骨科材料，心腦血管系統修復材料，皮膚掩膜、醫用導管、組織粘合劑、血液凈化及吸附等醫用耗材，軟組織修復及整形外科材料，牙科修復材料，植入式微電子有源器械，生物傳感器、生物及細胞芯片以及分子影像劑等臨床診斷材料，藥物控釋載體及系統等。

三、應用與發展前景

迄今為止 ,被詳細研究過的生物材料已有一千多種，醫學臨床上廣泛使用的也有幾十種，涉及到材料學的各個領域。生物醫用材料得以迅猛發展的主要動力來自人口老齡化、中青年創傷的增多、疑難疾病患者的增加和高新技術的發展。人口老齡化進程的加速和人類對健康與長壽的追求，激發了對生物醫用材料的需求。目前生物醫用材料研究的重點是在保證安全性的前提下尋找組織相容性更好、可降解、耐腐蝕、持久、多用途的生物醫用材料。

1、組織工程材料面臨重大突破

組織工程是指應用生命科學與工程的原理和方法，構建一個生物裝置，來維護、增進人體細胞和組織的生長，以恢復受損組織或器官的功能。它的主要任務是實現受損組織或器官的修復和再建，延長壽命和提高健康水乎。其方法是，將特定組織細胞“種植”于一種生物相容性良好、可被人體逐步降解吸收的生物醫用材料上，形成細胞－生物醫用材料復合物；生物醫用材料為細胞的增長繁殖提供三維空間和營養代謝環境；隨著材料的降解和細胞的繁殖，形成新的具有與自身功能和形態相應的組織或器官；這種具有生命力的活體組織或器官能對病損組織或器宮進行結構、形態和功能的重建，并達到永久替代。近10 年來，組織工程學發展成為集生物工程、細胞生物學、分子生物學、生物醫用材料、生物技術、生物化學、生物力學以及臨床醫學于一體的一門交叉學科。

生物醫用材料在組織工程中占據非常重要的地位，同時組織工程也為生物醫用材料提出問題和指明發展方向。由于傳統的人工器官（如人工腎、肝）不具備生物功能（代謝、合成），只能作為輔助治療裝置使用，研究具有生物功能的組織工程人工器官已在全世界引起廣泛重視。構建組織工程人工器官需要三個要素，即“種子”細胞、支架材料、細胞生長因子。最近，由于干細胞具有分化能力強的特點，將其用作“種子”細胞進行構建人工器官成為熱點。組織工程學已經在人工皮膚、人工軟骨、人工神經、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展現出美好的應用前景。

2、生物醫用納米材料初見端倪

納米生物材料，在醫學上主要用作藥物控釋材料和藥物載體。從物質性質上可以將納米生物材料分為金屬納米顆粒、無機非金屬納米顆粒和生物降解性高分子納米顆粒；從形態上可以將納米生物材料分為納米脂質體、固體脂質納米粒、納米囊（納米球）和聚合物膠束。

納米技術在90 年代獲得了突破性進展，在生物醫學領域的應用研究也不斷得到擴展。目前的研究熱點主要是藥物控釋材料及基因治療載體材料。藥物控釋是指藥物通過生物材料以恒定速度、靶向定位或智能釋放的過程。具有上述性能的生物材料是實現藥物控釋的關鍵，可以提高藥物的治療效果和減少其用量和毒副作用。由于人類基因組計劃的完成及基因診斷與治療不斷取得進展，科學家對使用基因療法治療腫瘤充滿信心。基因治療是導人正常基因于特定的細胞（癌細胞）中，對缺損的或致病的基因進行修復；或者導人能夠表達出具有治療癌癥功能的蛋白質基因，或導人能阻止體內致病基因合成蛋白質的基因片斷來阻止致病基因發生作用，從而達到治療的目的。這是治療學的一個巨大進步。基因療法的關鍵是導人基因的載體，只有借助于載體，正常基因才能進人細胞核內。目前，高分子納米材料和脂質體是基因治療的理想載體，它具有承載容量大，安全性高的特點。近來新合成的一種樹枝狀高分子材料作為基因導人的載體值得關注。

此外，生物醫用納米材料在分析與檢測技術、納米復合醫用材料、與生物大分子進行組裝、用于輸送抗原或疫苗等方面也有良好的應用前景。納米碳材料可顯著提高人工器官及組織的強度、韌度等多方面性能；納米高分子材料粒子可以用于某些疑難病的介入診斷和治療；人工合成的納米級類骨磷灰石晶體已成為制備納米類骨生物復合活性材料的基礎。該領域未來的發展趨勢是，納米生物醫用材料“部件”與納米醫用無機材料及晶體結構“部件”的結合發展，如由納米微電子控制的納米機器人、藥物的器官靶向化；通過納米技術使介入性診斷和治療向微型、微量、微創或無創、快速、功能性和智能性的方向發展；模擬人體組織成分、結構與力學性能的納米生物活性仿生醫用復合材料等。

3、生物醫用金屬材料的開發勢在必行

金屬生物材料發展相對比較緩慢，但由于金屬材料具有其他材料不能比擬的高機械強度和優良的疲勞性能，目前仍是臨床上應用最廣泛的承力植入物。目前的研究熱點在鎳鈦合金和新型生物醫用鈦合金兩個方向。發展方向在于用生物適應性優良的Zr、Nb、Ta、Pd、Sn 合金化元素取代鈦合金中有毒性的Al、V 等。另外，可體液腐蝕吸收的生物醫用鎂合金的研究剛剛起步。

4、介入治療材料研究異軍突起

介入治療是指在醫學影像技術（如X線透視、CT、超聲波、核磁共振）引導下，用穿刺針、導絲、導管等精密器械進入病變部位進行治療。介入治療能以微小的創傷獲得與外科手術相同或更好的治療效果。介入治療材料包括支架材料、導管材料及栓塞材料等。置入血管內支架是治療心血管疾病的重要方法，當前冠脈支架多為醫用不銹鋼通過雕刻或激光蝕刻制備，在體內以自膨脹、球囊擴張式或擴張固定在血管內壁上。雖然經皮冠狀動脈介入性治療取得較好的成果，但經皮冠狀動脈成形術后6 個月后再狹窄發生率較高（約30%），是介入性治療面臨的重要問題。近年的研究方向有藥物涂層支架、放射活性支架、包被支架、可降解支架等。管腔支架大多采用鎳鈦形狀記憶合金制備，有自膨脹和球囊擴張式兩類。主要用于晚期惡性腫瘤引起的膽道狹窄；晚期氣管、支氣管或縱隔腫瘤引起的呼吸困難的治療，支氣管良性狹窄等；不能手術切除的惡性腫瘤引起的食管瘺及惡性難治性食管狹窄等。制作導管的材料有聚乙烯、聚氨脂、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等。導管外層材料多為能夠提供硬度和記憶的聚脂、聚乙烯等，內層為光滑的聚四氟乙烯。栓塞材料按照材料性質可分為對機體無活性、自體材料和放射性顆粒三種。理想的栓塞材料應符合無毒、無抗原性，具有良好相容性，能迅速閉塞血管，能按需要閉塞不同口徑、不同流量的血管，易經導管運送，易得、易消毒等要求。更高的要求是能控制閉塞血管時間的長短，一旦需要可經皮回收或使血管再通。常用栓塞材料包括自體血塊、明膠海馬、微膠原纖維、膠原絨聚物等。

5、血液凈化材料

血液凈化材料重在應用采用濾過沉淀或吸附的原理，將體內內源性或外源性毒物（致病物質）專一性或高選擇性地去除，從而達到治病的目的，是治療各種疑難病癥的有效療法。尿毒癥、各種藥物中毒、免疫性疾病（系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎）、高脂血癥等，都可采用血液凈化療法治療，其核心是濾膜、吸附劑等生物醫用材料。血液凈化材料的研究和臨床應用，在日本和歐洲成為了生物醫用材料發展的熱點。

6、口腔材料口腔材料仍在發展 口腔材料學是口腔醫學與材料學之間的界面學科，其品種及分類方法很多，可以分為口腔有機高分子材料、口腔無機非金屬材料、口腔金屬材料、口腔輔助材料，也可分為烤瓷材料、種植材料、充填材料、粘結材料、印模材料、耐火包埋材料。近年來組織工程技術在口腔臨床開始應用，主要是膜引導組織再生技術和牙周外科治療和即刻植入修復中的應用。口腔材料中的生物化仿生材料尚待今后研究和探討。陶瓷材料脆弱的撓曲強度一直困擾著牙科醫生和患者。而牙科修復學中顏色的再現問題是影響牙齒及修復體客觀的一個重要因素。因此牙科陶瓷技術是沿著克服材料的脆性，精確測定牙的顏色并提供組成、性能穩定的陶瓷材料的方向發展的。

四、國外生物醫用材料產業現狀、規模、競爭優勢及發展趨勢

隨著人口老齡化、中、青年創傷的增加，高技術的注入，以及人類對自身健康的關注度隨經濟發展提高，生物醫用材料產業高速發展。同時，它亦是世界貿易中最活躍的領域，年貿易額復合增長率達25%，正在成長為世界經濟的一個支柱性產業。

生物醫用材料及植入器械產業是學科交叉最多、知識密集的高技術產業，其發展需要上、下游知識、技術和相關環境的支撐，多數聚集在經濟、技術、人才較集中或臨床資源較豐富的地區，產業高度集聚是發達國家醫用生物醫用材料產業的重要特點。如美國集聚于技術資源豐富的硅谷、128號公路科技園、北卡羅來納研究三角園，以及臨床資源豐富的明尼阿波利斯及克利夫蘭醫學中心等；德國聚集于巴州艾爾格蘭、圖林根州等地區；日本聚集于筑波、神奈川、九州科技園等。

生物醫用材料產業不同于家電或通訊行業，單一產品的市場容量不大。為提升企業市場競爭力，回避風險，發展壯大企業，國外跨國公司已從最初的較單一產品生產，通過企業內部技術創新和并購其它企業，不斷進行產品生產線延伸和擴大，實現多品種生產。例如，2004-2009年美國GE公司相關并購次數達59次；再如成立于1949年的國際第四大醫療器械生產企業美敦力公司，已從最初的心臟起搏器生產發展成為多品類產品生產，產品覆蓋了心律失常、心衰、血管疾病、人工心瓣膜、體外心臟支持系統、微創心臟手術、惡性及非惡性疼痛、運動失調、糖尿病、胃腸疾病、脊柱病、神經系統疾病及五官科手術治療等多個領域疾病治療的產品。為開拓國際市場，跨國公司通過向境外技術和資金輸出，在國外建立子公司和研發中心，就地生產和研發。同時，為適應國際貿易的發展，國際標準化組織不斷制定和發布生物醫用材料和制品的國際標準。

第四篇：生物醫用甲殼素材料的應用

湖北工業大學課程論文

生物醫用甲殼素材料的應用

輕工學部10生工2班張杰1010511222 摘要

隨著甲殼素研究的迅速發展, 其研究內容和應用范圍越來越廣泛。本文主要介紹了它的發展, 性質, 提取及加工方法以及其在生物醫藥領域方面的應用和發展研究近況。關鍵詞 甲殼素

Application and Research of Chitin , Chitiosan and their

Derivatives in Medicine Abstract

Chitin, chitosan and their derivatives have been studied for long time by more and more groups.Their ap-plication field becomes wider andwider.Their history, properties, extracting and processing methods, in addition, their appli-cations and their development in future of biology medicament were introduced.Keywords

chitin

生物材料(Biomaterials)是一種植入生體活系統內或與活系統相結合, 但又不與生體起藥理反應的材料。由于生物材料主要以醫療為目的, 它又被稱為生物醫用材料(Biomedical Materia ls)。作為生物醫用材料之一的生物醫用高分子材料是在活體這個特殊環境中使用的材料, 因此要求它有優良的生物相容性(即血液相容性、組織相容性和免疫性)、醫療功能等特性。多糖是所有生命有機體的重要組分, 在控制細胞分裂和分化、調節細胞生長和衰老以及維持生命有機體的正常代謝等方面有重要作用。同時, 多糖也具備上述作為生物醫用材料的基本要求, 能夠在生物體中酶解成易被活體吸收、無毒副作用的小分子物質, 不會殘留在活體內, 是一類生物降解吸收型高分子材料(Bio2a bsobable Polymers)。作為一類重要的生物高分子化合物, 多糖卻長期未受到重視, 發展較蛋白質、核酸晚得多。自 80 年代以來, 國外形成了甲殼素(C hitin)、殼聚糖(Chitosa n,CS)等多糖類生物醫用材料的開發研究熱潮。進入 90 年代, 我國對甲殼素和殼聚糖資源的開發研究也越來越重視。

甲殼素(Chitin)又名甲殼質、幾丁質、殼多糖、蟲膜質、蟹殼素、聚乙酰氨基葡萄糖等是一種維持和保護甲殼動物和微生物軀體的線性氨基多糖, 廣泛存在於節肢動物(如蝦、蟹等)、軟體動物、環節動物、原生動物、腔腸動物的身體中, 也存在於真菌和海藻類的細胞壁中, 另外動物的關節蹄、足的堅硬部分, 以及動物肉

和骨。甲殼素的結構式如下：

湖北工業大學課程論文 發展

人類對甲殼素的利用 和研究已有近100 a 的歷史, 真正引起人們的重視是從上世紀 70 年代開始的,自從 181 1 年由法國科學家 Braconot 從霉菌中發現甲殼素、1859 年法國人 C.Rouget 用濃 K O H 處理甲殼素得到殼聚糖以來, 在殼聚糖的研究發展史上, 許多國家的科學工作者都作出了貢獻。1934 年在美國首次出現了關于制備殼聚糖、殼聚糖膜、殼聚糖纖維的專利, 并且于 19 41 年制備出殼聚糖人造皮膚和手術縫合線。可以說, 在 20 世紀 70 年代以前, 主要是歐美國家的科學家在進行甲殼素和殼聚糖的研究, 而在上世紀 70 年代之后, 此類研究的重心就移到了 日本。從上世紀 8 0 年代中期到 90 年代后期的 10 a中幾乎每 3 d就有一項專利申請, 日本的科學家和工程師對甲殼素和殼聚糖的研究、新產品的開發及其產業化作出了很大的貢獻。我國在甲殼素的研究和應用方面也取得了長足的進步, 并形成了一定的研究規模, 如北京化工學院與北京化工廠由殼聚糖研制的彩色膠片的成膜劑、青島醫科大學用殼聚糖制成的人造皮膚等。從 1977 年起, 每隔幾 a 召開一次關于甲殼素及殼聚糖的國際會議, 極大地促進了這方面的研究。有關論文涉及到化工、紡織、印染、造紙、涂料、飼料、飲料、食品、煙草、照相、化妝品、超濾膜、環保、醫療、貴金屬提取、藥物制劑等許多領域。現今, 甲殼素和殼聚糖化學正日益引起人們的關注。性質

2.1 物理性質

甲殼素是白色或灰白色無定型、半透明固體, 相對分子質量因原料的不同有數 10 萬至數 100 萬, 不溶于水、稀酸、稀堿、濃堿和一般有機溶劑, 可溶于濃的鹽酸、硫酸等中, 但同時主鏈發生降解。殼聚糖呈白色或灰白色, 略有珍珠光澤, 半透明無定形固體, 約在 185 e 分解, 不溶于水和稀堿溶液, 可溶于 稀有機酸和部分無機酸(鹽酸), 但不溶于稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸、草酸等。殼聚糖作為溶液被存放和使用時, 需處于酸性環境中, 但由于其縮醛結構的存在.使其在酸性溶液中發生降解, 溶液粘度隨之下降, 最終生成葡萄糖胺。如果加入乙醇、甲醇、丙酮等則可延緩殼聚糖溶液粘度降低, 其中以乙醇作用最明顯。

2.2 化學性質

殼聚糖分子的基本單元是帶有胺基的葡萄糖, 分子中同時含有氨基和羥基, 性質比較活潑, 可修飾、活化和偶聯。表現如下:殼聚糖分子中的活性側基 AN H2, C3、C6 位上的-O H 均具有較強的反應活性, 在適當條件下可進行多種化學改性, 如酰基化、磺化、羧甲基化以及羥乙基化等。其中, 殼聚糖的磺化衍生物的研究最引人注目。Haimovich 等采用殼聚糖)聚乙烯醇)非離子清潔劑制成的涂膜改性發泡人造血管內壁能明顯改善血液的凝結。但由于技術操作上的復雜性, 尚未在臨床上廣泛應用。王愛勤等用鹵代烷烴與殼聚糖反應, 制備了具有不同長度烷基取代基的殼聚糖衍生物。其中 C2、C4 和 C8烷基取代衍生物具有良好的水溶性, 抗凝血性能則隨烷基取代基的增長而得以改善。屠美等以殼聚糖季銨鹽和殼聚糖為基本原料, 選用戊二醛為交聯劑及固定劑, 制得殼聚糖季銨鹽)殼聚糖復合膜, 是一種物理機械性能較優的抗凝血材料。

4.6 降脂和降膽固醇作用

小林隆明等人用動物實驗證明殼聚糖在胃中能與胃酸作用形成凝膠, 在腸內的 p H 值條件下可以保持該凝膠不分解, 且具有吸附膽汁酸和膽固醇的作用, 吸附了膽汁酸和膽固醇的殼聚糖凝膠隨著糞便排除體外, 從而降低了血中的膽固醇。當然, 同時也吸收了脂肪, 防止腸道消化吸收脂肪, 降低了血中的脂肪。

4.7 眼科材料

甲殼素和殼聚糖可以制作 接觸鏡片(即隱 形眼睛)和接觸鏡片的清洗液, 還可制作人造眼淚和消炎眼藥膏, 而且展現了誘人的前景。展望

綜上所述, 甲殼素、殼聚糖及其衍生物具有資源豐富、價格便宜、安全無 毒等優點, 應用領域十 分廣闊, 有巨大的潛在市場, 但是, 還遠沒有像淀粉、纖維素那樣得到廣泛的研究和應用。因此加強對殼聚糖及其衍生物產品的研究開發, 使之產業化, 特別是在醫藥及保健品領域, 必將產生巨大的經濟效益和社會效益, 為我國的經濟發展做出新的貢獻, 造福人類。參考文獻

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第五篇：醫用金屬材料的研究進展

醫用金屬材料的研究進展

姓名：因

學號：

專業：材料

摘要：介紹了醫用金屬材料目前的研究現狀、性能和應用,指出了醫用金屬材料應用中目前存在的主要問題,闡述了近年來生物醫用金屬材料的新進展1。Medical metal materials with high strength toughness, fatigue resistance, easy processing and forming excellent properties become clinical dosage biggest and wide application of biomedical materials.關鍵詞：醫用金屬 種類 應用 研究進展 一 生物醫用金屬材料的簡介

生物醫用材料是指能夠植入生物體或與生物組織相結合的材料,可用于診斷、治療,以及替換生物機體中的組織、器官或增進其功能。生物醫用金屬材料是用作生物醫用材料的金屬或合金，又稱外科用金屬材料或醫用金屬材料，是一類惰性材料2。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，遍及硬組織、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純金屬鈦、鉭、鈮、鋯等、不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等3。

二 生物醫用金屬材料的特性

2.1材料毒性

生物醫用金屬材料的毒性主要來自金屬表面離子或原子因腐蝕或磨損進入周圍生物組織，由此作用于細胞，抑制酶的活性，組織酶的擴散和破壞溶酶體。具體可表現為與體內物質生成有毒化合物。并且金屬離子進入組織液，會引起水腫、栓塞、感染和腫瘤等。一般才用的降毒方法包括合金化、提高耐蝕性、提高光潔度、表面涂層等4。2.2生理腐蝕性

生物醫用金屬材料的生理腐蝕性是決定材料植入后成敗的關鍵，其產物對生物機體的影響決定植入器件的使用壽命。2.3力學性能

生物醫用金屬材料需要有足夠的強度與塑性。一般說來，對人工髖關節金屬材料的要求是：屈服強度>450Mpa；抗拉強度>800Mpa；疲勞強度>400Mpa；延伸率>8%。通常材料的彈性模量大于骨的彈性模量，由此會使得材料與骨應變不同，界面處發生的相對位移造成界面松動；除此產生應力屏蔽，引起骨組織的功能退化或吸收8。2.4耐磨性

耐磨性影響植入摩擦器件的壽命；以及可能產生有害的金屬微粒或微屑，導致周圍組織的炎性、毒性反應。可通過提高硬度，表面處理等方法進行改善。

三 醫用金屬材料的種類 3.1不銹鋼 不銹鋼抗蝕性雖不如鉆基合金,但易加工,且價格低廉。不銹鋼中要盡量減少si、Mn等雜質元素及非金屬夾雜物,否則影響其耐蝕性.不銹鋼的耐蝕性和強度也可經冷加工而 提高.不銹鋼的耐蝕性和強度雖不如鉆其合金7,但它價格低,加工簡易,可制成多種形體,如針、板、釘、螺釘、髓內針、齒冠、三棱釘等器件和各種人工假體,目前應用仍最廣泛,同時還用于制作醫療儀器和手術器械18。

3.2鈷基合金 鈷鉻鉬合金為鉆基奧氏體結構,或稱釩鋼或活合金.可以鑄造或鍛造,但硬度大,加工制作較困難.從耐蝕性和機械性能考慮,它較不銹鋼優越,是目前較優良的材料。1929年已開始應用于臨床,其鍛造植人器件已列入150國際標準,并有硬、中、軟3種類型14。

3.3鈦及其合金 欽質輕,比重與人骨近似。純欽強度為390一490MPa,生物相容性好。實驗證明其耐蝕性和抗疲勞性能均優于不銹鋼和鉆基合金,組織反應輕微，表面活性好,易與氧反應形成致密氧化膜,即欽的氧化層穩定。故具有生物材料的條件;適于植人,為較理想有發展前途的一種植入材料9。

3.4擔及其合金 鈕及其合金性能良好，早在40年代就用作植入材料。當時只是從生物相容性和可塑性上來考慮,近年來則用鈕及其合金制成了可承受高負荷的部件.鈕的耐蝕性高,除溶解在硝酸和氫氛酸的混合液、氫氟酸、熱的濃硫酸、苛性堿外，其他試劑對鈕都不起作用12。對人體無刺激，體液對擔的交變疲勞強度無影響.與不銹鋼相比,鈕有很高的抗缺口裂紋擴展能力。在相同的交變載荷下,擔制髓內針的回轉剛性比AO用鋼材高60倍。

3.5其他的金屬（醫用貴金屬）醫用貴金屬是指用作生物醫用材料的金、銀、鉑及其合金 的總稱。貴金屬的生物相容性較好,但價格昂貴,所以類貴金屬得到發展,如仿金材料的研究。妮、擔及錯與欽都具有極相似的組織結構和化學性能,在生物醫學上也得到一定應用。但總的來說,醫用貴金屬和擔、妮、錯等金屬因其價格較貴,廣泛應用受到限制13。

四 醫用金屬材料目前存在的主要問題

醫用金屬材料經過多年的臨床應用，仍然存在許多問題，除了醫用材料常見的宿主反應以外，還由于金屬腐蝕和磨損直接或間接造成的影響。醫用金屬材料中均含有較多的合金化元素．但它們在人體中所允許的濃度非常低。這些合金化元素多呈強的負電性，能夠變化其電子價態并與生物體內的有機物或無機物質化合形成復雜的化臺物（有些含有強烈的毒性）。另外，金屬材料植入人體以后，由于腐蝕、磨損等導致金屬離子溶出、金屬；離子進入組織液里會引發某些生物反應，如組織反應．血液反應和全身反應，表現為水腫、血栓栓塞、感染及腫瘤等現象11。

另外在人體血液中．由于血小板、細胞和蛋白質帶有負電荷，而金屬析出離子一般帶有正電荷，因此血液中大量金屬離子的析出還易于造成血栓的形成。在鐵(Fe)、鉻(Cr)、鎳（Ni)、鉬(Mo)、鈷(Co)等人體必需的微量元素中，鎳、鈷、鉻離子對人體都有很大的毒性和致敏反應17。已有研究報道了植入物釋放出來的金屬離子誘導炎癥的過程，并且發現即使亞微摩爾濃度的鋅、鎳和鈷．也能誘導內皮細胞E選擇素的表達。科學上早就存在的“鎳過敏和鎳致癌問題”，直到最近幾十年才受到各國重視，對日用和醫用金屬材料中的鎳含量限制越來越嚴格，標準文件中所允許的最高鎳含量也越來越少。由1967年、1988年和1994年頒布的歐洲議會標準，就可以清楚地看出這種趨勢。因此在發展新型醫用金屬材料時必須嚴格控制其中的金屬元素，最好是少用或不用對人體產生毒性和過敏性較大的合金化元素15。

五 應用與發展前景

迄今為止 ,被詳細研究過的生物材料已有一千多種，醫學臨床上廣泛使用的也有幾十種，涉及到材料學的各個領域。生物醫用材料得以迅猛發展的主要動力來自人口老齡化、中青年創傷的增多、疑難疾病患者的增加和高新技術的發展。人口老齡化進程的加速和人類對健康與長壽的追求，激發了對生物醫用材料的需求。目前生物醫用材料研究的重點是在保證安全性的前提下尋找組織相容性更好、可降解、耐腐蝕、持久、多用途的生物醫用材料19。

伴隨著臨床應用的巨大成功，一個高技術生物醫學材料產業已經形成，且是一個典型的低原材料消耗、低能耗、低環境污染(一個售價5000余元的藥物洗脫冠脈支架，其不銹鋼用量僅≈100mg，全球不銹鋼用量不超過1噸)、高技術附加值(知識成本可達總成本的50-70%)的新興產業10，近十余年來以高達20%以上的年增長率持續增長，即使近年國際金融危機導致世界經濟衰退，2009年美國醫療器械產業仍保持7%的年增長率，表明其發展受外部環境影響很小，對國家經濟及安全具有重大意義，是世界經濟中最具生氣的朝陽產業。

過去，中國對于生物醫用金屬材料市場并沒有較強有力的切入動機，一方面是金屬材料廠商大多以量產思維為主要營運模式，另方面下游醫療器材采購量不大，實難要金屬材料廠商舍量產而選生物醫學16。但近年，政府大力推動醫療器材產業，使我國醫療器材產業供應鏈逐漸齊全，加上過去產學研相關金屬材料研發能量的累積，有利國內發展生物醫用金屬材料相關產業。我國的骨科、齒科市場近年快速成長，有鍛造、鑄造、機加工等成形能力，也擁有功能設計能力，甚至可以自有品牌推銷，對于國內生物醫用金屬材料（包括鈦合金、不銹鋼、鎳鈦合金等）將有其相當大的商機。近年積極與相關外企交流，也有利于生物醫用金屬材料技術（如醫用不銹鋼、鈦合金、鎳鈦合金、鎂合金、多孔鉭等）交流，共同開創世界市場5。

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11.黃利軍;黃旭;曹春曉;;一種Ti-Mo-Zr-Fe鈦合金的拉伸性能與斷口特征[A];中國有色金屬學會第十二屆材料科學與合金加工學術年會論文集[C];2007年

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