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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举例钛及钛合金在生物医学上的应用及研究进展摘要:简单介绍了钛及钛合金和其作为生物医学材料的优点,简述了钛及钛合金的物理性能、化学性能，同时阐明了其生物相容性原理。综述了国内外生物医学钛合金材料的应用和研究进展。关键词:医用钛合金；生物医学材料；生物相容性；应用和发展1引言金属材料是最早用于临床的生物医学材料,可用于传统的人体硬组织缺损、创伤、骨科、牙科疾病等的各种修复,矫形及内、外固定治疗等。从20世纪中叶以来,以钛合金为主的生物医学金属材料开始在人体硬组织植入，特别是在
2、人体软组织的介入治疗方面显示出独特而神奇的疗效。极大地促进医用了钛合金材料在外科植入物和矫形器械产品中的应用和推广。近年来钛及其合金以其与骨相近似的弹性模量、良好的生物相容性及在生物环境下优良的抗腐蚀性在临床上得到了越来越广泛的应用。而具有典型代表性(来自:写论文网:生物医学材料举例)的医疗器械产品的问世,无疑是医学领域的一个里程碑,具有划时代的意义2，31。2钛及钛合金作为生物材料的优点钛及其合金的物理性能纯钛有4个牌号，还有20余种合金，为临床选择使用提供了余地，钛熔点1668士4，沸点3553，具有、俩种同素异形体，882转变时伴随5的相变体膨胀。导热系数/，接近牙釉质导热系数/，作为口
3、腔修复体时可保护牙髓。钛的强度比不锈钢高，且有较高韧性和抗疲劳能力，即使在有裂纹和缺陷时也需要用极高的载荷才能使其断裂。合金化虽然可以提高其强度，但降低其断裂韧度(Klc)钛及其合金的化学性能钛在空气中或氧化条件下其表面生成一层钝化膜(主要由TiO2、Ti3O2=TiO组成)，温度升高，时间延长使钝化速度增大，膜厚度增加，而且该钝化膜有自修复功能。通过生化试验，动物实验和临床观察均证明钛对于血液、体液等有极好的耐腐蚀性能4，84-74。生物相容性普通金属材料力学性能优良、易加工，但组成与人体组织成分相距甚远，因而很难与生物组织亲合，一般不具有生物活性。作为生物医学材料的钛及钛合金满足了2个基本
4、条件：无毒性；耐生理体液腐蚀。钛及钛合金的缺点是硬度较低，耐磨性差。如果将钛制品表面进行高温离子氮化处理，纯钛及钛合金硬度分别提高7倍和2倍，氮化后钛材的年腐蚀率仅为非氮化的三分之一。动物实验结果表明，生物组织对表面渗氮处理钛材反应轻微且无毒性。93钛及其合金在生物医学领域的应用近年来，钛及其合金以整形外科、牙科及各种医疗器械为中心，在医学领域得到空前的快速发展。人体矫形钛合金弹性模量比不锈钢更接近于人体骨骼，因此钛合金肘关节、踩关节等被广泛用于人体矫形手术中。每年世界上大约有1亿病人由于臂关节和膝关节炎症而进行替换治疗。钛制膝盖板比用不锈钢膝盖板轻许多且腐蚀问题得到了改善。德国在20世纪80
5、年代开发了钛合金精铸假肢，推动了钛功能假肢的发展，从此，钛合金精铸假肢在各国很快得到了推广应用。目前，钛制假肢正在逐渐取代钢制假肢10。介入性治疗介入性治疗是近几年来得到快速发展的一种先进的非手术临床诊疗技术。该技术通常是在X射线图像监视下，几利用穿刺插管技术将特制导管、支架等沿血管或体内其它管腔输送到体内病变处，就地治疗11。过去支架通常以316L不锈钢制成，但这种支架的纵向柔韧性不太令人满意，而钛镍形状记忆合金支架具有偏置式力学效应和形状记忆效应，目前正被广泛研究并投人临床湘瓜合金制成的血管支架，不仅与316L不锈钢有相当的强度，而且具有良好的冷加土成形性、更适合人体要求的纵向柔顺性牙科从
6、钛合金植入人体那一刻起,牙齿种植用金属材料就发生了一系列的改变。12。钛与人体骨骼上皮组织、结缔组织都具有良好的亲和性，力学性能也可与其它各种类型牙科用合金相媲美，且密度小，制成的义齿体感舒适义齿通过表面处理，还可满足人们对义齿美观的要求。循环系统医疗器械钛通常被用在制作心率调节器和除颤器，它可以作为载体工具替代心脏本身某些功能，如心脏瓣膜。美国活性金属公司提供了一种钛材，用以制造主动脉瓣膜，外科医生把这种心脏瓣膜放在适当位置而不必进行缝合。在心脏起搏器中，密封的钛盒能有效防止潮气渗入密封的电子元器件1413。不仅如此，钛。人工肺关键部位使用的微孔钛片作为气体扩散元件将氧气扩散到体外循环的病人
7、血液中，将静脉血变成动脉血。面部治疗当人体面部组织遭到严重破坏时，局部组织修复需要用外科植入件进行。钛合金具有良好生物相容性和所需强度，因此，是人体面部组织修复的理想材料。纯钛网作为骨头托架已用于颗骨再造手术手术器械钛医疗器械具有良好的抗腐蚀能力，反复的清洗、消毒表面质量不受影响；无磁性，能够排除对微小、敏感植入电子器械的破坏威胁；质轻、用来替代不锈钢重量大为减轻，使医生操作过程中更加灵活，降低医生的疲劳程度。因此，目前已用来制作手术刀片、止血钳、剪刀、电动骨钻、镊子等。915。参考文献：1,张玉梅，郭天文，李佐臣.钛及钛合金在口腔科应用的研究方向J,生物医学工程学杂志，XX，17(2)：20
8、6-2082汶建宏,杨冠军,葛鹏,毛小南,赵映辉.钛合金的研究进展J.钛工业进展,XX,25(1):33-403徐雄.生物医用钛合金应用及发展4著.张祖光,李湘杰.译.钛在能源与工业中的应用.机械工业出版社，1989：9.5郭天文.口腔科铸钦理论与技术.世界图书出版西安公司,1997.6(英)邓肯著,周光爵,译.钛的应用与选择.冶金工业出版社,1988.7钛科学与工程.第七届学术会议(上、下册)，1991:1.8范德辉,莫宣学，翁润生，秦飞.钛及钛合金在医学上的应用研究J,口腔材料器械杂志，1998，8(1)：46-489黄甫强.牛金龙.钛合金在医学领域的应用J,稀有金属快报，XX,24(1)
9、：33-3410李世普.生物医用材料导论M.湖北：武汉工业大学出版社，XX程奎；翁文剑；葛曼珍；生物陶瓷涂层J.材料科学与工程，(3):8-1211顾汉卿，许国风.生物医学材料学M.天津:天津科技翻译出版公司,199312高敬,姚丽.国内外钛合金研究发展动态J.世界有色金属，XX，：4-713杨遇春译.世界铁的应用趋势J,现代材料动态,XX,(2):1-214宁兴龙.钛工业进展J,1996,(3):1-315张新平，等.钛及钛合金在牙科领域中研究现状J,稀有金属材料与工程，XX,31(4):246-251生物医学材料课程提纲第一章绪论生物材料的分类、基本要求第二章材料的基础知识化学键种类，分子
10、间力，化学键与分子间里的键能大小，晶体与非晶体，高分子的平均分子量，温度与状态第三章金属晶体缺陷，合金的种类，不锈钢，钴基合金，钛基合金，汞齐，Ni-Ti形状记忆合金，血管支架材料，镁，金属腐蚀种类第四章陶瓷陶瓷材料分类，天然骨的成分，骨水泥材料与固化原理第五章高分子合成方法，聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯，可降解高分子，PLA降解产物第六章组织工程三要素、发展历程第七章纳米材料纳米概念，四个特性，表征方法，制备方法，天然骨的结构，生物矿化，电子共有化，纳米TiO2抗菌机理，磁滞回线、超顺磁性，磁性纳米材料的应用光谱，纳米金金纳米棒及空心金纳米球，量子点的特性，介孔SiO2，碳纳
11、米管，石墨烯第八章药物控制释放材料药物控释，靶向给药，载体材料，pH敏感靶向、温敏靶向原理，基因载体第九章材料的表面改性表面接枝、等离子体技术、离子束技术、电化学沉积，射线与光化学接枝浅谈生物医学材料的现状与发展摘要生物医学材料以及良好的生物相容，耐酸性耐碱性耐腐蚀且不会破坏体内平衡的优良特性，正逐步替代传统医学材料，受到广泛的关注。本篇文章将就生物医学材料的特性、分类以及生物医学材料的特点，进行一简单综述，并以此为基础浅谈生物医学材料的现状与未来发展趋势。关键词生物医学材料的分类，医疗器械，现状，未来发展生物医学材料是一类有着特殊性能、特种功能的材料，能够被应用于人工器官替代、外科手术修复、
12、康复理疗等，并且不会对人体产生排异反应的特殊材料。它是研究人工器官和医疗器械的基础，已成为材料学科的重要分支。当前，各种人工合成材料和天然高分子材料、金属、陶瓷材料等各种复合材料，广泛地应用于临床医学和科研工作，并显示出对于传统材料的无可取代的优势。随着生物技术的蓬勃发展和不断突破，生物医学材料已成为各国科学家研究和发展的热点。一、生物医学材料的分类生物材料品种丰富，分类方法很多。一般按照属性对其进行分类包括生物医学金属材料，生物医学高分子材料，生物陶瓷，生物医学复合材料以及生物医学衍生材料。二、生物医学材料的特性生物医学材料做为一种临床医学的替代材料，其要求和期望相对较高。首先，生物医用材料
13、应具有良好的血液和组织相容性，不能出现凝血现象和排异反应。其次，要求其能够抗生物老化。生物体内代谢产生的酸碱物质可能会对生物材料造成一定程度的腐蚀，因此对于长期植入的材料，要求材料的生物稳定性高，耐体内化学物质腐蚀能力强，而对于短暂植入的医学材料，则耍求在一定时间之后为可被人体吸收或代谢。最后，生物医学材料还要求具有良好的物理机械性质、易于加工、造价低廉，另外在消毒灭菌方面，要便于消毒灭茵，不能够含有致癌或致畸的组分。对于不同用途的材料，其要求各有侧重。目前应用最为成熟和广泛的两种生物医学材料应属医用硅橡胶和人工骨。医用硅胶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。具有优
14、异的生理惰性，无毒、无味、无腐蚀、抗凝血、与机体的相容性好，能经受苛刻的消毒条件，是美容外科中应用较广的生物材料.。随着生物医学和材料的发展，人工骨作为人为制备的生物医用材料被植入骨内替代骨移植，收到了不错的临床效果，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，因而受到了广大医生和患者的信赖。三、生物医学材料研究进展有学者依据生物医学材料的发展历史及材料本身的特点，将其分为三代：20世纪初第一次世界大战以前所使用的生物医学材料归于第一代，代表材料有石膏、各种金属、橡胶以及棉花等物品，这些材料大都已被现代医学所淘汰；第二代生物材料的发展是建立在医学、材料科学(尤其是高分
15、子材料学)、生物化学、物理学及大型物理测试技术发展的基础之上的，代表材料有羟基磷灰石、磷酸三钙、聚羟基乙酸、聚甲基丙烯酸羟乙基酯、胶原、多肽、纤维蛋白等；第三代生物材料主要是具有促进人体自身修复和再生作用的生物医学复合材料，它们一般是由具有生理“活性”的组元及控制载体的“非活性”组元所构成，具有比较理想的修复再生效果。生物医用材料是材料科学与工程中新兴的一门学科，其特点在于学科交叉广泛、应用前景广泛。当前，新材料、新技术、新应用相继出现，使得科学家们急切地投入这一领域中，生物医学材料的研究成为当今材料学研究最前沿的课题。生物医学研究在于以下几个方向：一是生物结构及其功能的设计和改造。着重研究具有诱导组织分化再生出骨细胞的基底材料以及其仿生学研究；二是生物材料与植入机体之间的相互作用机制研究。从细胞和分子水平深入研究材料与特定细胞、组织之间的表面作用机制，揭示影响生物相容
