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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划生物医学材料与器件常用生物医学材料南华大学电气学院XX43XX5李闯摘要：医用硅橡胶(siliconerubber)是美容外科中应用较广的生物材料(组织代用品).它是高分子有机化合物聚硅酮的一种橡胶样固体形态,又称二甲基硅氧烷。随着生物医学和材料的发展,各种人工制备的生物材料植入骨内替代骨移植,临床应用效果好.这些人工合成或提取的植入材料生物相容性好,对骨形成具有明显的诱导作用,被泛称为人工骨(artificialbone)。人工骨与医用硅橡胶同为如今最常用的两类生物医学材料。关键字
2、：人工骨，植入，移植，相容性，人工制备，医用硅橡胶，美容，整容一：医用硅橡胶1生物相容性：由于其结构对称性,分子主链呈螺旋状，使硅氧单键的极性相互抵消,且侧链的R一般都是低极性或非极性基团,所以整个大分子极性很低,使硅橡胶表现出疏水性、耐氧化以及抗老化性。此外,主链中Si2O键和侧链中的C2Si键的极性都近似于离子键,在正常使用温度(250C以下)不发生裂解、氧化等反应,故又具有优异的耐热性,可用作医疗器械、人造脏器和药物缓释体系,对人体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学性质：可检查、诊断疾病;可辅助治疗疾病;可满足脏器对维持或延长生命功
3、能的性能要求;可改变药物吸收途径,控制药物释放速度，满足疾病治疗要求。3、无毒性4、耐生物老化5、物理和力学稳定性6、易加工成型,材料易得,价格适当,便于消毒灭菌7、在生产、加工过程中防止引入对人体有害的物质应用1作为人造器官硅橡胶模拟制品可长期埋置于人体内，作为人体内某个部分不可缺少的元件。包括脑人工肺、视网膜植入物、人工脑膜、人工手指、手掌关节、人造鼓膜、人工心脏瓣膜附件、人工肌腱以及用于消化系统和腹外科制品的各种导管等。2在整容和修复方面的应用人工颅骨的修复:尼龙、聚酯纤维等增强后作人造皮肤;提高视力的隐性眼镜;)修补前额、鼻、勃颈等;治疗外耳的缺损;现在争议一直很大的人工乳房3在医疗器
4、械上的应用硅橡胶可作为导管短期置入人体的某个部位,作为抢救和治疗的重要辅助材料和手段，如为肝功能不全、烧伤等病人进行补液用的静插管,还可用于胎儿吸引器的吸头,医用电极板基质,生物传感器的包装材料等4在药物缓释体系的应用硅橡胶可作为药物缓释体系的载体，如包封药物胶囊，包封的药物包括抗生素,镇静剂,安眠药,抗癌药,麻醉剂等.硅橡胶还可作为消泡剂治疗某些疾病，如用于抢救急性肺水肿,可迅速疏通呼吸道,改善缺氧状况,减少或避免因泡沫阻塞气流通过而窒息的死亡。医用硅橡胶的副作用：(1)由于其分子结构的低极性造成的疏水性,使其仍对人体有一定的异物反应,今后的发展要求是对其表面进行改性,提高其亲水性。(2)抗
5、张力强度不够，易破裂和撕裂,要解决其机械强度低的性质，就要对其采用物理和化学方法改性。(3)对皮下避孕埋植系统而言,以硅橡胶为载体的长效皮下埋植剂在放置有效期满后必须取出,增加了使用者的痛苦和花费,这样就引发了可生物降解埋植剂的研究。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、无机材料如磷酸三钙、羟基磷灰石、氧化铝生物陶瓷等。1由于人骨的各种生物学特性，故对人工骨的要求也很苛刻，具体对人工骨的性能要求如下：由于对活骨化学、生物特性的不断了解,人们更有能力设计和开发出模仿这些特性的材料,理想的骨移植替代材料应当
6、具有成骨性、生物相容性、可吸收降解、可提供结构支撑、临床使用方便、价格低廉。根据其具体用途,一些特性要比其它的特点更重要。骨移植物和其替代物可依据其骨传导、骨诱导和成骨特性分类(见表1)。同种异体骨移植物与自体骨移植物的特性比较(见表2)。复合材料移植物是具有骨传导性的基质与骨诱导和成骨活性物质的组合,有可能替代自体骨。人工骨容易商品化获得,使用方便,但目前单一的人工骨多为骨传导材料或复合骨诱导因子材料,其机械性能较差,难以起到机械支撑作用,尚不能用于修复重建大段骨缺损和关节缺损,仅用于填充植骨或脊柱融合。一些人工骨制备成注射剂型,能够采用非手术或微创的方法提高骨修复效果,方法操作简单、创伤轻
7、微,对血运和关节肌肉功能干扰小。避免了局部血供的进一步破坏,大大减少了感染和手术并发症的发生可能,而且恢复快,符合现今微创外科的趋势。在此仅介绍两种最常用人工骨临床应用及相关问题。1医用硫酸钙Osteoset是一种医用硫酸钙骨移植替代物,(于1996年6月通过美国食品与药品委员会论证,并在同年获得欧洲CE商标,此后已在成千例病人中使用,并且证明是安全有效的。Osteoset颗粒有两种型号,小颗粒在小的骨缺损中使用较为理想,直径分别为4.8mm和3.0mm,颗粒分别重100mg和30mg。为了方便使用,各种尺寸颗粒均用小瓶包装,?射线灭菌。Osteoset2T内含4%的妥布霉素,妥布霉素亦称妥布
8、拉霉素(To2bramycin),为氨基糖甙类抗生素,抗菌谱与庆大霉素相似。主要用于各种革兰氏阴性杆菌感染(绿脓杆菌、变形杆菌、克雷氏菌、沙门氏菌、葡萄球菌包括金黄色葡萄球菌),对绿脓杆菌较庆大霉素约强23倍,比多粘菌素B也较强,对庆大霉素耐药的绿脓杆菌也常敏感,对其它革兰氏阴性菌的作用则低于庆大霉素,对金葡菌的作用约与庆大霉素相等。适用于感染性骨缺损,引起肾毒反应者较庆大霉素为低。2自固化磷酸钙水泥自固化磷酸钙水泥(CalciumPhosphateCement,CPC)是Brown和Chow于20世纪80年代早期研制出来的快速凝固型、非陶瓷型羟基磷灰石(HAP)类人工骨材料,由数种磷酸钙粉末
9、和固化液两部分在使用时按比例调和而成。调和物呈膏体状,能根据填充部位的要求随意塑形,在体内条件下发生固化反应,约4h后自然转变成含微孔的HA晶体。在固化过程中基本不放热,不会造成组织灼伤。一般ACPC固化的抗压强度为3050MPa,它与反应物中的添加成分或制备方法等因素无关。上世纪90年代中期国内研制成功了自固化磷酸钙水泥(CPC)人工骨材料,并进行了商品化开发,商品名瑞邦骨泰。其剂型分为普通型骨泰、载药型骨泰和注射型骨泰。参考文献1中国矫形外科杂志XX年12月第12卷第23、24期2史文红、赵成如.医用硅橡胶及其制品J.中国医疗器械信息，XX,153温变英.生物医用高分子材料及其应用J.化工
10、新型材料,XX,29(9):414医用高分子材料硅橡胶5贡长生、张克立.新型功能材料M.北京:化学工业出版社,XX.生物医用材料综述按照我的理解，生物医用材料是与我们生命个体有关，在医学方面对我们有生物意义的特殊材料。生物医用材料，对我们非医学专业的人来说，是一个专业性较强的词汇。从专业角度来说，生物医用材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。生物医用材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。根据材料本身的性质分为医用金属材料、医用高分子材料、生物陶瓷材料、医用复合材料和新起步的生物衍生材料五大类。1)医用金属
11、材料主要适用于人体硬组织的修复和置换，有钴基合金、不锈钢、钛及钛合金、贵金属系、形状记忆合金、金属磁性材料等七大类。医用金属材料的显著特点是具有较高的强度和韧性，加工性能好，工艺成熟稳定可靠，广泛用于齿科充填、人工关节、人工心脏、磁疗、放射疗法、药物载体、生殖控制等。2)生物陶瓷材料是近年来得到较快发展的一类生物材料，应用范围与医用金属材料类似。生物陶瓷材料的优点是生物相容性好，同时又具有一定的强度和耐腐蚀性.但脆性和加工成型困难，仍是制约生物陶瓷广泛应用的两个最大难题.医用高分子材料是生物材料中的最大家族。3)医用高分子材料，包括合成和天然高分子，品种达100多种，已被广泛应用于各种韧带、肌
12、腱、皮肤、血管、角膜、骨和牙以及各种人工器官脏器的修复和制造。根据材料的性质分为生物降解和非生物降解材料两大类。事实上，正是由于高分子科学的发展才确立了生物医学材料的学科地位。4)生物复合材料是上述三种材料任意两种以上复合而成的。生物医学材料的研究仍属于仿生学范畴。目前已实用的生物复合材料主要有表面涂层复合生物材料、纤维增强医用复合材料。当然，也可根据材料行为分为近于生物惰性的、生物活性的和可生物降解的三种基本类型。5)生物衍生材料的主要成分是活性生物组织,用于人工心脏瓣膜、皮肤掩膜、骨修复体、血管化学修复体等。将活性生物组织处理改性成无活性生物材料,其结构与人体组织极为相似,生物相容性好。这
13、些生物医用材料通过长期植入、短期植入、表面修复分别用于硬组织和软组织修复与替换。生物医用材料由于直接用于人体或与人体健康密切相关，对其使用有严格要求。首先，生物医用材料应具有良好的血液相容性和组织相容性。其次，要求耐生物老化。即对长期植入的材料，其生物稳定性要好；对于暂时植入的材料，要求在确定时间内降解为可被人体吸收或代谢的无毒单体或片断。还要求物理和力学性质稳定、易于加工成型、价格适当。便于消毒灭茵、无毒无热源、不致癌不致畸也是必须考虑的。对于不同用途的材料，其要求各有侧重。作为体内移入物的材料,不仅要在生物条件下物理机械性能长期稳定,而且要对人体的组织、血液、免疫等系统不产生不良影响：1）
14、生物相容性生物相容性是生物医学材料特定应用中伴随着适应宿主反应发挥有效作用的能力。生物医学材料和生物系统接触后，一方面材料要受生理环境的作用引起可能导致其降解和性质蜕变的材料反应，另一方面材料也将对周围组织和整个机体发生作用，引起诸如炎症、局部或全身毒性等宿主反应。所以要求：没有毒性和过敏反应；具有化学稳定性；具有良好的耐蚀性；没有致癌性和抗原性；不会引起血液凝固和溶血；不会引起异常的新陈代谢；不会在生物体内变质；产生吸收物和在生物体内变质等。我国生物材料的应用和开发研究起步比较晚，但是随着政府的重视和投入的不断增加，取得一批较高水平的研究和科研成果，如生物活性骨、关节系统替换材料、人工心脏瓣
15、膜等心血管替换材料以及眼科手术用高分子复合材料等。生物材料产业作为新兴的产业具有极大的发展前景，到21世纪初一直保持着较高的增长速度，其中蕴藏着巨大的经济利益和社会利益.我国生物材料产业不仅受国内的条件制约，同时也面临着国外企业的激烈竞争，加入WTO后我国生物技术产业将会面临更严峻的挑战。生物材料虽然已经在临床上得到了广泛应用，并得到了医学界、化学界、材料学界乃至经济学界人士的高度重视，但它距离人们的真正期望和要求相差甚远。因此，它仍然是一类正在高速发展的“未来材料”。2）力学性能一些生物医学材料的最终使用是制成生物体内可接受的器官和器件。由此，这样的生物医学材料必须与生物结构的力学性能相容。为此，生物医学材料应具备有适当的力学性能，有一定的静载强度，包括抗拉、压缩、弯曲和剪切强度，有适当的弹性模量和硬度，有良好的耐磨性，其中摩擦磨损是人工关节材料的关键。力学的相容性并不是要求力学性能一定要高，而是取决于它所受的应力大小，要和相应的被置换的组织相匹配。3）和组织的结合性这种结合可以是组织长入不平整的植入表面而形成的机械嵌联。也可以是植入材料和生理环境
