生物医用功能高分子材料应用及研究进展

第一篇：生物医用功能高分子材料应用及研究进展

生物医用功能高分子材料应用及研究进展

摘要：随着人民生活水平的提高，人们对于医疗保健方面的要求也越来越强，使得对于生物医用材料的要求也越苛刻。本文详细阐述了生物医用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况，综述了国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。并评述了医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用介绍了我国近年来的研究情况和存在的问题。

关键词：高分子材料；发展趋势；综述

1.概述

高分子材料和加工技术的发展, 使得人工合成材料在医学上的应用, 变得越来越广泛。数十年的医学发展和临床应用, 证明医用高分子材料在人体内外, 获得了成功的应用, 而医学的进步, 又给高分子材料提出了大量新的课题, 使其向“精细化” , “功能化” 的方向发展, 赋予了高分子材料以新的生命力。

生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的高分子材料。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料可谓异军突起，目前已成为发展最快的一个重要分支。生物医用功能高分子材料中有的可以全部植人体内，有的也可以部分植入体内而部分暴露在体外，或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。随着现代生物工程技术的高度发展，又使得利用生物体合成生物材料成为可能。此类材料由于具有良好的生物相容性和生物降解性备受世人瞩目。

2生物医用功能高分子材料分类

生物医用高分子材料分合成和天然两大类，下面我们就分别对这两种材料进行详细的论述。2.1天然生物材料

天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子，如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维，从海藻植物中提取的海藻酸盐，从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜，以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。这些纤维由于他们来自生物体内且都具有很高的生物功能和很好的生物适应性，在保护伤口、加速创面愈方面具有强大的优势，已引起国内外医务界广泛的关注。自然界广泛存在的天然生物材料仍有着人工材料无可比拟的优越性能。例如：迄今为止再高明的材料学家也做不出具有高强度和高韧性的动物牙釉质，海洋生物能长出色彩斑斓、坚阊义不被海水腐蚀的贝壳等等。甲壳素又称几丁质（chitin），广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。它是一种惰性多糖，用浓碱脱去乙酰基可转变成聚壳糖（chintosan）。甲壳素、聚壳糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解产物带有一定正电荷，能从血液中分离出血小板因子，增加血清中H-6水平，促进血小板聚集或凝血素系统，作为止血剂有促进伤口愈合，抑制伤口愈合中纤维增生，并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。比如家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋白成分，丝素蛋白是一种优质的生物医学材料，具有无毒、无刺激性、良好的血液相容性和组织相容性。根据研究报道，由于天然高分子医用材料的独特临床效果，它的应用前景相当广阔。2.2合成生物材料

由于天然材料的有限，人们需要大量的生物材料来维持他们的健康。合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或全部取代有关器官。因此，在现代医学领域得到了最为广泛的应用，成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比，合成高分子材料具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用，在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、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、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。

合成医用高分子材料发展的第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅橡胶的出现，随后又发展了聚羟基乙酸酯缝合线以及四种聚(醚一氨)酯心血管材料，从此进入了以分子工程研究为基础的发展时期。目前的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料，这标志着生物医用高分子材料的发展进入了第三个阶段，其特点是这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成，在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能，其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度。3.生物医用高分子材料的特性要求

医用高分子材料，是指在医学上使用的高分子材料。其对于挽救生命．救治伤残．提高人类生活质量等方面具有重要意义。能被用于医疗领域作为医用材料就必须有着它独特的性质，性能要求也必须十分苛刻。通过归纳，应当符合以下要求：（1）生物相容性。生物相容性是描述生物医用材料与生物体相互作用情况的。是作为医用材料必不可少的条件．包括血液相容性，组织相容性，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学性质．具体有：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能的性能要求；可改变药物吸收途径：控制药物释放速度、部位．满足疾病治疗要求的功能等。（3）无毒性。无毒性即化学惰性。此外，还应具备耐生物化．物理和力学稳定性。易加工成型，材料易得、价格适当．便于消毒灭菌；以及还要防止在医用高分子材料生产。加工过程中引入对人体有害的物质。（4）可加工性：能够成型、消毒(紫外灭菌、高压煮沸、环氧乙烷气体消毒、酒精消毒)等。正因为对于生物医用高分子材料的要求严格，相关的研发周期一般较长，需要经过体外实验、动物实验、临床实验等不同阶段的试验，材料市场化需要经国家药品和医疗器械检验部门的批准，且报批程序复杂、费用高。所以生物材料的研发成本高、风险大。这也是目前生物材料的市场价格居高不下的一个重要原因。4.生物医用高分子材料的应用

根据不同的角度、目的甚至习惯，医用高分子材料应用有不同的分类方法，尚无统一标准。主要在人造器官、人造组织、以及其它的一些高分子药剂等。4.1人造器官

（1）人工肾：四十年前荷兰医生用赛璐洛玻璃纸作为透析膜, 成功地滤除了患者血液中的毒素。目前人工肾以中空丝型最为先进, 其材质有醋酸纤维, 赛璐洛和聚乙烯醇。其中以赛璐路居多, 占98%, 它是一种亲水性的、气体和水都能通过的材料, 同时要求有很好的选择过滤性, 病人的血液从人工肾里流过由它们所构成的中空丝膜, 就可将尿素、尿酸,Ca2+等物质通过, 并留在人工肾里继而排出, 而人体所需的营养、蛋白质却被挡住,留在血液里返回人

体, 从而对血液起到过滤作用, 目前中空纤维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, 并用于工业化生产。（2）人工肺：人工肺并不是对于人体肺的完全替代，而是体外执行血液氧交换功能的一种装置，目前以膜式人工肺最为适合生理要求,它是以疏水性硅橡胶, 聚四氟乙烯等高分子材料制成。(3)人工心脏：1982年美国犹他大学医疗中心, 成功地为61岁的牙科医生克拉克换上了Jarvak一7型人工心脏, 打破了人造心脏持久的世界纪录, 美国人工心脏专家考尔夫博士指出闭,人工心脏研制成功与否取决于找到合适的弹性体, 作为人工心脏主体心泵的高分子材料,现在所用的材料主要为硅橡胶。（4）其它，如人工心脏瓣膜、心脏起搏器电极的高分子包覆层、人工血管、人工喉、人工气管、人工食管、人工膀胱等。4.2人造组织

指用于口腔科、五官科、骨科、创伤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、聚砜和硅橡胶等，如蛀牙填补用树脂、假牙和人工牙根、人工齿冠材料和硅橡胶牙托软衬垫等；(2)眼科材料：这类材料特别要求具有优良的光学性质、良好的润湿性和透氧性、生物惰性和一定的力学性能，主要制品有人工角膜(PTFE、PMMA)、人工晶状体(硅油、透明质酸水溶液)、人工玻璃体、人工眼球、人工视网膜、人工泪道、隐型眼镜(PMMA、PHEMA、PVA)等；；(3)骨科材料：人工关节、人工骨、接骨材料(如骨钉)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、碳纤维及其复合材料；(4)肌肉与韧带材料：人工肌肉、人工韧带等，原材料有PET、PP、PTFE、碳纤维等；(5)皮肤科材料：人工皮肤，含层压型人工皮肤、甲壳素人工皮肤、胶原质人工皮肤、组织膨胀器。4.3药用高分子

(1)高分子缓释药物载体：药物的缓释是近年来人们研究的热点。目前的部分药物尤其是抗癌药物和抗心血管病类药物(如强心苷)具有极高的生物毒性而较少有生物选择性，通常利用生物吸收性材料作为药物载体，将药物活性分子投施到人体内以扩散、渗透等方式实现缓慢释放。通过对药物医疗剂量的有效控制，能够降低药物的毒副作用，减少抗药性，提高药物的靶向输送，减少给药次数，减轻患者的痛苦，并且节省财力、人力、物力。目前存在时间控制缓释体系(如“新康泰克”等，理想情形为零级释放)、部位控制缓释体系(脉冲释放方 式)。近年来研究较多的是利用聚合物的相变温度依赖性(如智能型凝胶)，在病人发烧时按需释放药物，还有利用敏感性化学物质引致聚合物相变或构象改变来释放药物的物质响应型释放体系。(2)高分子药物(带有高分子链的药物和具有药理活性的高分子)：如抗癌高分子药物(非靶向、靶向)、用于心血管疾病的高分子药物(治疗动脉硬化、抗血栓、凝血)、抗菌和抗病毒高分子药物(抗菌、抗病毒、抗支原体感染)、抗辐射高分子药物、高分子止血剂等。将低分子药物与高分子链结合的方法有吸附、共聚、嵌段和接枝等。第一个实现高分子化的药物是青霉素(1 962年)，所用载体为聚乙烯胺，以后又有许多的抗生素、心血管药和酶抑制剂等实现了高分子化。天然药理活性高分子有激素、肝素、葡萄糖、酶制剂等。5.国内外研究进展

近年来，美国、欧洲和日本对生物医用高分子材料的研究与开发突飞猛进，从人工器官到高效缓释高分子药物都取得了很多成果和巨大效益。据美国健康工业制造者协会资料报告，1995年世界市场达1200亿美元，美国为510亿美元，预计在21世纪将成为国民经济的支柱产业。现在美国商业化的生物技术是以医药品为主的。加拿大的生物技术的优势领域在医疗器材和制药业。在欧洲，英国的生物技术市场达到36亿欧洲货币单位。德国1997年投入生物技术研究与开发的总经费大约为33亿马克。生物技术是日本21世纪创新产业的主要技术领域之一。在“生物技术立国”的口号下，日本政府5年内投资2万亿日元，其中生物降解材料和药物生产商业化是其重点支持的领域。韩国制定了《韩国生物技术2000纲要》，在实施纲要的14年期间，政府和企业将投资200亿美元。

我国生物医学高分子研究起步较晚。自20世纪70年代末起，北京大学和南开大学从事这一领域的研究。“九五”期间由何炳林与卓仁禧主持的国家自然科学基金重大项目组织大批科研力量进行研究，在此领域取得了显著成绩。1998年“生物医学高分子”项目获教育部科技进步一等奖。我国现有医用高分子材料60多种，制品达400余种。早在1999年6月，科技部生物领域专家组就在南京和上海召开了“生物芯片技术”和“组织工程技术”研讨会，会议决定启动这2个研究项目H⋯，并作为该领域的重点课题。东南大学、清华大学、华中农业大学、上海第二医科大学、第一军医大学和华东理工大学等单位承担了这些课题，其某些研究成果已见报道。此外，中科院化学所、天津大学、中国科技大学、浙江大学、四川大学、军事医学科学院等单位也分别在组织工程、药物控释等方面展开了研究工作，使我国医用高分子材料的研究呈现出欣欣向荣的景象。6.结语

医用高分子材料与医疗水平的进步密切相关，其用途十分广泛。现代医学给人类健康带来福音的同时，也对医用材料的开发提出了挑战。现阶段医用高分子材料的研制具有重要的科学意义和非常巨大的社会经济效益。因此，加速我国对新型医用高分子材料的研究与开发将是今后相关材料领域刻不容缓的艰巨任务。7.参考文献

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第二篇：角鲨烯的功能及其应用研究进展

角鲨烯的功能及其应用研究进展

李成

上海大学生命科学学院

摘要：角鲨烯是一种脂质不皂化物，分布广泛，主要存在深海鲨鱼的肝油中。角鲨烯具有很强的生物活性。角鲨烯具有提高体内超氧化物歧化酶(SOD)活性、增强机体免疫能力、改善性功能、抗衰老、抗疲劳、抗肿瘤等多种生理功能,是一种无毒性的具有防病治病作用的海洋生物活性物质[1]。本文主要综述角鲨烯的功能和应用进展。

关键词：角鲨烯；功能；应用；理化性质 角鲨烯的结构和性质

角鲨烯又名鲨烯、三十碳六烯、鱼肝油萜，化学名为2，6，10，15，19，23–六甲基–2，6，10，14，18，22–二十四碳六烯，是一种高度不饱和烃类化合物，最初由日本化学Tsujimoto于 1906 年在黑鲨鱼肝油中发现[2] [3]。角鲨烯是一种天然三萜烯类、多不饱和脂肪族烃类化合物，含有六个非共轭双键，其结构见图1［4］，其性质见表1。

图1 角鲨烯的化学结构

表1 角鲨烯的性质

分子式C30H50 分子量410.72 碘值 皂化值 酸值

比重（25℃）折光指数 熔点 沸点

371 <0.5 <0.5

0.857~0.863 1.4955～1.4975-75℃ 198 K 285℃ 角鲨烯的来源

角鲨烯广泛存在于动植物体内。角鲨烯主要来自深海鲨鱼肝油，大多数鲨鱼肝油都含有大量的角鲨烯，如深海的铠鲨肝油中含角鲨烯40%～74%，小刺鲨肝油含角鲨烯49%～89%，其他深海鲨鱼，如缘吻田氏鲨、新西兰乌鲨也都含有较多的角鲨烯，范围在32%～79%之间[5] [6] [7]。同时还少量存在于油脂不皂化物中，尤其在橄榄油、棕榈油及其脱臭馏出物中含量较多。最近发现苋菜籽油含有3% 以上角鲨烯，苋属植物种子油有望作为潜在角鲨烯资源。菜籽油、大豆油、米糠油、棉籽油等植物油也含有一定量角鲨烯，其它油脂虽也含有角鲨烯，但含量较少[8][9]。

角鲨烯广泛分布在人体内膜、皮肤、皮下脂肪、肝脏、指甲、脑等器官内，在人体脂肪细胞中浓度很高，占正常健康成年人指甲特征性脂类成分37.172%，皮脂中含量也较多，每人每天可分泌角鲨烯约 125~425mg，头皮脂分泌量最高[10]。

植物油角鲨烯大部分随油脂脱臭时进入脱臭馏出物，在脱臭馏出物中以生育酚―角鲨烯、甾醇―角鲨烯聚集化合物形式存在，由于这些组分间性质相似，分离十分困难，目前尚无理想方法。不同原料角鲨烯含量见表2[11]。

表2不同原料角鲨烯含量

原料

深海鲨鱼肝油54~86 橄榄油0.2~0.4 苋菜红油3.0~6.0 罗汉果仁油12.5 棕榈油脱臭馏出物0.5~0.8 大豆油脱臭馏出物1.83 米糠油脱臭馏出物 米糠油0.008~0.028 橄榄油脱臭馏出物 卡诺拉油脱臭馏出物

角鲨烯因含六个双键，极不稳定，易氧化，在空气中放置会产生特殊气味，易在镍、铂等金属作用下加氢形成另一种生物活性物质―角鲨烷。角鲨烯常温下为无色油状液体，不溶于水，难溶于甲醇、乙醇和冰醋酸，易溶于乙醚、石油醚、丙酮、四氯化碳等有机溶剂。因此，角鲨烯可用有机溶剂有效提取，根据其在不同溶剂中溶解性，可采用冷冻结晶而分离。目前除从深海鲨鱼肝油中提取外，主要从橄榄油脱臭馏出物中提取。

含量

1.9 10~30

1.21 角鲨烯的功能

3.1 角鲨烯的抗癌、抗肿瘤作用

角鲨烯具有极强供氧能力，可抑制癌细胞生成，防止癌细胞扩散和因化疗而白细胞减少，对胃癌、食道癌、肺癌，卵巢癌，具有明显疗效。研究表明，角鲨烯可降低砷盐在细胞内聚集，抑制亚砷酸钠致癌作用及4–甲基亚硝胺–1–3 吡啶–1–丁酮所诱导肺癌，对结肠癌亦有预防作用。周金煦等小鼠接种艾氏腹水瘤（EAC）细胞试验，证明角鲨烯既能降低EAC 接种成活率，又能抑制数种小鼠肿瘤生长，具防癌、抗癌作用。经临床观察，角鲨烯对胃癌、食道癌、肺癌总有效率可达88.4%，且无不良反应[12]。

据报道，角鲨烯胶囊治疗白细胞减少症临床有效率达82.1%，但治疗机制尚不明确，可能与角鲨烯抗自由基作用有关。另有研究表明，角鲨烯能显著提高血液SOD活性的作用，减轻造血组织损伤，加速造血细胞的生成，减少白细胞的破坏；同时，角鲨烯可增强白细胞代谢活动，对肿瘤化疗等所致的白细胞减少症有较好疗效[12]。

3.2 角鲨烯的抗疲劳作用

疲劳是一种复杂生理生化过程，通常与代谢紊乱、自由基过多、免疫功能失调有关。角鲨烯具有消除自由基、调节免疫功能等作用，角鲨烯进入人体将迅速引起氧化作用，促使超氧化酶与乳酸脱氢酶显著升高，乳酸迅速分解，体内能量代谢旺盛，体力快速恢复，疲劳及时消除[13]。同时，角鲨烯又使体内红细胞大增，可有效克服因缺氧所引起各种疾病；从而为组织细胞制造能量，为减轻体力疲劳创造充分物质基础[14]。

3.3 角鲨烯的抗心血管疾病

高血压、高血脂、高血粘是心脑血管疾病元凶，角鲨烯能促进血液循环，预防及治疗因血液循环不良而引起心脏病、高血压、低血压及中风等，对冠心病、心肌炎、心肌梗死等有显著缓解作用。可显著降低胆固醇和甘油三酯含量，强化某些降胆固醇药物药效，抑制血清胆固醇浓度，降低脂蛋白浓度，并加速胆固醇从粪便中排泄，可延缓动脉粥样硬化形成[15]。角鲨烯能增加高密度脂蛋白和增加富含携氧细胞体，人体摄入后，有助于降压、降脂、降粘，可迅速促使血管疏通，是人体“血管清道夫”，防止冠心病和脑中风发生。

3.4 角鲨烯的抗感染作用

角鲨烯具有渗透、扩散、杀菌作用，可用作杀菌剂。对白癣菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、绿脓杆菌、金葡菌、溶血性链球菌及念珠菌等有杀灭和抑制作用，可预治细菌引起上呼吸道感染、皮肤病、耳鼻喉炎等；还可治疗湿疹、烫伤、放射性皮肤溃疡及口疮等。

3.5 角鲨烯增加缺氧耐受力

缺氧对机体而言是一种劣性刺激，能严重影响机体的氧化供能，最终导致机体的心、脑等重要器官缺氧，引起氧供应不足而死亡。角鲨烯作为一种脂质不皂化物，具有提高体内超氧化物歧化酶(SOD)活性、增强组织对氧的利用、增强机体免疫功能、抗衰老等多种生理功能。目前关于角鲨烯摄取氧功能的研究已取得一些进展[1]。研究表明，角鲨烯具有类似红细胞摄取氧的功能，与氧结合生成活化的氧化角鲨烯，在血液循环中输送到机体末端细胞后释放氧，从而增加机体组织对氧的利用能力，加速消除因缺氧所致的各种疾病的目的。它可增加组织对氧的利用，促进生物氧化还原反应及新陈代谢，全面增强体质。角鲨烯通过向细胞供应大量氧气，使细胞恢复活力，提高身体的自然治愈能力。角鲨烯的应用

4.1 角鲨烯在食品工业的应用

角鲨烯因其具有提高血红蛋白携氧能力，促进新陈代谢，提高机体免疫力和降低血清总胆固醇，防止动脉粥样硬化等功能，而常作为功效成分添加于保健食品中。如在美国、欧洲及澳大利亚市场出现一种保健软胶囊，每粒含角鲨烯500~1000 mg，深受消费者欢迎。在食品工业，角鲨烯通常作为功能性食品添加剂。近年来，由于明确角鲨烯具有渗透、扩散、杀菌作用，无论是口服或涂敷于皮肤上，都能摄取大量氧，加强细胞新陈代谢，消除疲劳，从而已成为功能明确活性成分在功能性食品中广泛应用。另外，菜籽油加入0.5% 角鲨烯，可提高其热稳定性，减少高温分解。

4.2 角鲨烯在医药工业的应用

癌症是人类大敌，迄今为止尚无很好特效药物治疗。许多研究结果表明，角鲨烯对于肿瘤治疗具有一定生物活性，如角鲨烯单独用于鼠类时即有抗肿瘤效果，其作用机理是角鲨烯可抑制肿瘤细胞生长，并增强机体免疫力，从而增强对肿瘤抵抗力；另一方面，角鲨烯能抑制致癌物亚硝胺生成，从而可起到抗肿瘤作用。另外，临床实验发现，角鲨烯可与其它抗肿瘤药物同时使用，使这些药物药效得到较大提升，适于淋巴肿瘤等多种肿瘤。此外，角鲨烯对其它一些疾病，如溃疡、痔疮、皮炎和皮肤烫伤等症也有一定疗效，并可治疗或辅助治疗高血脂症[12][13]。在医药品上，角鲨烯可用作软膏（亲水软膏、吸水软膏）基料，也用作栓剂组分，能促进药物充分吸收。近年来，很多国家已将其列入药物行列，如我国药典就将角鲨烯作为口服营养药，剂量为每天l~2 克。日本已将其作为治疗低血压、贫血、糖尿病、肝硬化、癌症、便秘、龋牙内服药剂，及作为治疗胆和膀胱结石、扁桃腺炎，风湿病、神经痛、支气管炎、感冒鼻炎、气喘、痛风、胃及十二指肠溃疡病等外敷药剂。

4.3 角鲨烯在化妆品工业的应用

角鲨烯为无色或淡黄色油状液体，在化妆品中很易形成乳化，因此，可用于膏霜（冷霜、洁肤霜、润肤霜）、乳液、发油、发乳、唇膏、芳香油和香粉等化妆品中作为保湿剂，同时具抗氧化和自由基清除剂作用。另外，也用作高级香皂高脂剂。角鲨烯也广泛应用于美容药物。含有角鲨烯制剂对痤疮等皮肤病疗效显著，且无副作用。例如一种以33 份角鲨烯、33 份十二烷和33 份十四烷组成制剂用于治疗痤疮等皮肤病，在施用后几小时见效，几天内可治愈。金靖德等以角鲨烯7~11 份、维生素E油0.8~1.1 份、维生素DA 油2~3 份、红花油0.8~1.2份相混合并以大豆油配至成100 份制得美容胶囊，服用后可改善皮肤新陈代谢与微循环。

由于角鲨烯在高温和紫外光照射下很易生成过氧化物，所以应用于护肤品时，可使皮肤免受高温和紫外光伤害。角鲨烯是很好活性氧输送载体，故含角鲨烯化妆品有防止皮肤粗糙、增强皮肤免疫力等功效。染发和护发用品是日常生活常用化妆品，若由化工原料组成可能会给人们带来美丽同时也会伤害人们健康。Kamitsuj将角鲨烯及酸性染料配制成一种染发剂，该染发剂具有使用安全、染后头发自然有光泽、且耐洗特点。Scharfe等以角鲨烯为原料配制成头发护理剂有去头屑、防脱发和生发功效。为改善口感，牙膏中会加入一些香精，香精通常系由一些化学原料制成，对口腔皮肤会产生刺激作用；日本高砂香料公司在牙膏中加入少量角鲨烯，可减轻牙膏中薄荷油等香料对口腔皮肤刺激。

展望

角鲨烯有着很好的应用前景，但是目前对其药理研究还不是很多，特别是角鲨烯在免疫佐剂方面的研究还处于初步阶段。角鲨烯的天然产量比较少，目前人工合成的工艺还不够完善，产率不高，浪费严重，成本高，探索新的合成方法势在必行。

参考文献：

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第三篇：浅谈生物医用材料

浅谈生物医用材料

姓名：曹晓萌 学号：201540913001 学院班级：师范学院2015级学

前教育 手机号：*** 关键词： 生物医用材料 现状 发展前景 组织工程材料 纳米材料 介入治疗材料

一、生物医用材料概述

生物医用材料，又称生物材料，是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官或增进其功能的一类高技术新材料，可以是天然的，也可以是合成的，或是它们的复合。生物医用材料不是药物，其作用不必通过药理学、免疫学或代谢手段实现，为药物所不能替代，是保障人类健康的必需品，但可与之结合，促进其功能的实现。

生物医用材料的研究与开发必须有明确的应用目标，即使化学组成相同的材料，其应用目的不同，不仅结构和性质要求不同，制造工艺也不同。因此，生物医用材料科学与工程总是与其终端应用制品(一般指医用植入体)密不可分，通常谈及生物医用材料，既指材料自身，也包括医用植入器械。

尽管现代意义上的生物医用材料仅起源于上世纪40年代中期，产业形成在上世纪80年代，但是由于临床的巨大需求和科学技术进步的驱动，却取得了巨大的成功。其应用不仅挽救了数以千万计危重病人的生命，显着降低了心血管病、癌症、创伤等重大疾病的死亡率，而且极大地提高了人类的健康水平和生命质量。同时其发展对当代医疗技术的革新和医疗卫生系统的改革正在发挥引导作用，并显着降低了医疗费用，是解决当前看病难、看病贵及建设和谐稳定的小康社会的重要物质基础。

生物医用材料是当代科学技术中涉及学科最为广泛的多学科交叉领域，涉及材料、生物和医学等相关学科，是现代医学两大支柱—生物技术和生物医学工程的重要基础。由于当代材料科学与技术、细胞生物学和分子生物学的进展，在分子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识，加之现代医学的进展和临床巨大需求的驱动，当代生物材料科学与产业正在发生革命性的变革，并已处于实现意义重大的突破的边缘─再生人体组织，进一步，整个人体器官，打开无生命的材料转变为有生命的组织的大门。在我国常规高技术生物医用材料市场基本上为外商垄断的情况下，抓住生物材料科学与工程正在发生革命性变革的有利时机，前瞻未来20-30年的世界生物材料科学与产业，刻意提高创新能力，不仅可为振兴我国生物材料科学与产业，赶超世界先进水平赢得难得的机遇，且可为人类科学事业的发展做出中国科学家的巨大贡献。

二、生物医用材料的分类

生物医用材料按用途可分为骨、牙、关节、肌腱等骨骼-肌肉系统修复材料，皮肤、乳房、食道、呼吸道、膀胱等软组织材料，人工心瓣膜、血管、心血管内插管等心血管系统材料，血液净化膜和分离膜、气体选择性透过膜、角膜接触镜等医用膜材料，组织粘合剂和缝线材料，药物释放载体材料，临床诊断及生物传感器材料，齿科材料等。

生物医用材料按按材料在生理环境中的生物化学反应水平分为惰性生物医用材料、活性生物医用材料、可降解和吸收的生物医用材料。

按材料的组成和结构，生物医用材料可分为医用金属、医用高分子、生物陶瓷、医用复合材料、生物衍生材料等。按临床用途，可分为骨科材料，心脑血管系统修复材料，皮肤掩膜、医用导管、组织粘合剂、血液净化及吸附等医用耗材，软组织修复及整形外科材料，牙科修复材料，植入式微电子有源器械，生物传感器、生物及细胞芯片以及分子影像剂等临床诊断材料，药物控释载体及系统等。

三、应用与发展前景

迄今为止 ,被详细研究过的生物材料已有一千多种，医学临床上广泛使用的也有几十种，涉及到材料学的各个领域。生物医用材料得以迅猛发展的主要动力来自人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。人口老龄化进程的加速和人类对健康与长寿的追求，激发了对生物医用材料的需求。目前生物医用材料研究的重点是在保证安全性的前提下寻找组织相容性更好、可降解、耐腐蚀、持久、多用途的生物医用材料。

1、组织工程材料面临重大突破

组织工程是指应用生命科学与工程的原理和方法，构建一个生物装置，来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织或器官的修复和再建，延长寿命和提高健康水乎。其方法是，将特定组织细胞“种植”于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物医用材料上，形成细胞－生物医用材料复合物；生物医用材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境；随着材料的降解和细胞的繁殖，形成新的具有与自身功能和形态相应的组织或器官；这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器宫进行结构、形态和功能的重建，并达到永久替代。近10 年来，组织工程学发展成为集生物工程、细胞生物学、分子生物学、生物医用材料、生物技术、生物化学、生物力学以及临床医学于一体的一门交叉学科。

生物医用材料在组织工程中占据非常重要的地位，同时组织工程也为生物医用材料提出问题和指明发展方向。由于传统的人工器官（如人工肾、肝）不具备生物功能（代谢、合成），只能作为辅助治疗装置使用，研究具有生物功能的组织工程人工器官已在全世界引起广泛重视。构建组织工程人工器官需要三个要素，即“种子”细胞、支架材料、细胞生长因子。最近，由于干细胞具有分化能力强的特点，将其用作“种子”细胞进行构建人工器官成为热点。组织工程学已经在人工皮肤、人工软骨、人工神经、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展现出美好的应用前景。

2、生物医用纳米材料初见端倪

纳米生物材料，在医学上主要用作药物控释材料和药物载体。从物质性质上可以将纳米生物材料分为金属纳米颗粒、无机非金属纳米颗粒和生物降解性高分子纳米颗粒；从形态上可以将纳米生物材料分为纳米脂质体、固体脂质纳米粒、纳米囊（纳米球）和聚合物胶束。

纳米技术在90 年代获得了突破性进展，在生物医学领域的应用研究也不断得到扩展。目前的研究热点主要是药物控释材料及基因治疗载体材料。药物控释是指药物通过生物材料以恒定速度、靶向定位或智能释放的过程。具有上述性能的生物材料是实现药物控释的关键，可以提高药物的治疗效果和减少其用量和毒副作用。由于人类基因组计划的完成及基因诊断与治疗不断取得进展，科学家对使用基因疗法治疗肿瘤充满信心。基因治疗是导人正常基因于特定的细胞（癌细胞）中，对缺损的或致病的基因进行修复；或者导人能够表达出具有治疗癌症功能的蛋白质基因，或导人能阻止体内致病基因合成蛋白质的基因片断来阻止致病基因发生作用，从而达到治疗的目的。这是治疗学的一个巨大进步。基因疗法的关键是导人基因的载体，只有借助于载体，正常基因才能进人细胞核内。目前，高分子纳米材料和脂质体是基因治疗的理想载体，它具有承载容量大，安全性高的特点。近来新合成的一种树枝状高分子材料作为基因导人的载体值得关注。

此外，生物医用纳米材料在分析与检测技术、纳米复合医用材料、与生物大分子进行组装、用于输送抗原或疫苗等方面也有良好的应用前景。纳米碳材料可显著提高人工器官及组织的强度、韧度等多方面性能；纳米高分子材料粒子可以用于某些疑难病的介入诊断和治疗；人工合成的纳米级类骨磷灰石晶体已成为制备纳米类骨生物复合活性材料的基础。该领域未来的发展趋势是，纳米生物医用材料“部件”与纳米医用无机材料及晶体结构“部件”的结合发展，如由纳米微电子控制的纳米机器人、药物的器官靶向化；通过纳米技术使介入性诊断和治疗向微型、微量、微创或无创、快速、功能性和智能性的方向发展；模拟人体组织成分、结构与力学性能的纳米生物活性仿生医用复合材料等。

3、生物医用金属材料的开发势在必行

金属生物材料发展相对比较缓慢，但由于金属材料具有其他材料不能比拟的高机械强度和优良的疲劳性能，目前仍是临床上应用最广泛的承力植入物。目前的研究热点在镍钛合金和新型生物医用钛合金两个方向。发展方向在于用生物适应性优良的Zr、Nb、Ta、Pd、Sn 合金化元素取代钛合金中有毒性的Al、V 等。另外，可体液腐蚀吸收的生物医用镁合金的研究刚刚起步。

4、介入治疗材料研究异军突起

介入治疗是指在医学影像技术（如X线透视、CT、超声波、核磁共振）引导下，用穿刺针、导丝、导管等精密器械进入病变部位进行治疗。介入治疗能以微小的创伤获得与外科手术相同或更好的治疗效果。介入治疗材料包括支架材料、导管材料及栓塞材料等。置入血管内支架是治疗心血管疾病的重要方法，当前冠脉支架多为医用不锈钢通过雕刻或激光蚀刻制备，在体内以自膨胀、球囊扩张式或扩张固定在血管内壁上。虽然经皮冠状动脉介入性治疗取得较好的成果，但经皮冠状动脉成形术后6 个月后再狭窄发生率较高（约30%），是介入性治疗面临的重要问题。近年的研究方向有药物涂层支架、放射活性支架、包被支架、可降解支架等。管腔支架大多采用镍钛形状记忆合金制备，有自膨胀和球囊扩张式两类。主要用于晚期恶性肿瘤引起的胆道狭窄；晚期气管、支气管或纵隔肿瘤引起的呼吸困难的治疗，支气管良性狭窄等；不能手术切除的恶性肿瘤引起的食管瘘及恶性难治性食管狭窄等。制作导管的材料有聚乙烯、聚氨脂、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等。导管外层材料多为能够提供硬度和记忆的聚脂、聚乙烯等，内层为光滑的聚四氟乙烯。栓塞材料按照材料性质可分为对机体无活性、自体材料和放射性颗粒三种。理想的栓塞材料应符合无毒、无抗原性，具有良好相容性，能迅速闭塞血管，能按需要闭塞不同口径、不同流量的血管，易经导管运送，易得、易消毒等要求。更高的要求是能控制闭塞血管时间的长短，一旦需要可经皮回收或使血管再通。常用栓塞材料包括自体血块、明胶海马、微胶原纤维、胶原绒聚物等。

5、血液净化材料

血液净化材料重在应用采用滤过沉淀或吸附的原理，将体内内源性或外源性毒物（致病物质）专一性或高选择性地去除，从而达到治病的目的，是治疗各种疑难病症的有效疗法。尿毒症、各种药物中毒、免疫性疾病（系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎）、高脂血症等，都可采用血液净化疗法治疗，其核心是滤膜、吸附剂等生物医用材料。血液净化材料的研究和临床应用，在日本和欧洲成为了生物医用材料发展的热点。

6、口腔材料口腔材料仍在发展 口腔材料学是口腔医学与材料学之间的界面学科，其品种及分类方法很多，可以分为口腔有机高分子材料、口腔无机非金属材料、口腔金属材料、口腔辅助材料，也可分为烤瓷材料、种植材料、充填材料、粘结材料、印模材料、耐火包埋材料。近年来组织工程技术在口腔临床开始应用，主要是膜引导组织再生技术和牙周外科治疗和即刻植入修复中的应用。口腔材料中的生物化仿生材料尚待今后研究和探讨。陶瓷材料脆弱的挠曲强度一直困扰着牙科医生和患者。而牙科修复学中颜色的再现问题是影响牙齿及修复体客观的一个重要因素。因此牙科陶瓷技术是沿着克服材料的脆性，精确测定牙的颜色并提供组成、性能稳定的陶瓷材料的方向发展的。

四、国外生物医用材料产业现状、规模、竞争优势及发展趋势

随着人口老龄化、中、青年创伤的增加，高技术的注入，以及人类对自身健康的关注度随经济发展提高，生物医用材料产业高速发展。同时，它亦是世界贸易中最活跃的领域，年贸易额复合增长率达25%，正在成长为世界经济的一个支柱性产业。

生物医用材料及植入器械产业是学科交叉最多、知识密集的高技术产业，其发展需要上、下游知识、技术和相关环境的支撑，多数聚集在经济、技术、人才较集中或临床资源较丰富的地区，产业高度集聚是发达国家医用生物医用材料产业的重要特点。如美国集聚于技术资源丰富的硅谷、128号公路科技园、北卡罗来纳研究三角园，以及临床资源丰富的明尼阿波利斯及克利夫兰医学中心等；德国聚集于巴州艾尔格兰、图林根州等地区；日本聚集于筑波、神奈川、九州科技园等。

生物医用材料产业不同于家电或通讯行业，单一产品的市场容量不大。为提升企业市场竞争力，回避风险，发展壮大企业，国外跨国公司已从最初的较单一产品生产，通过企业内部技术创新和并购其它企业，不断进行产品生产线延伸和扩大，实现多品种生产。例如，2004-2009年美国GE公司相关并购次数达59次；再如成立于1949年的国际第四大医疗器械生产企业美敦力公司，已从最初的心脏起搏器生产发展成为多品类产品生产，产品覆盖了心律失常、心衰、血管疾病、人工心瓣膜、体外心脏支持系统、微创心脏手术、恶性及非恶性疼痛、运动失调、糖尿病、胃肠疾病、脊柱病、神经系统疾病及五官科手术治疗等多个领域疾病治疗的产品。为开拓国际市场，跨国公司通过向境外技术和资金输出，在国外建立子公司和研发中心，就地生产和研发。同时，为适应国际贸易的发展，国际标准化组织不断制定和发布生物医用材料和制品的国际标准。

第四篇：生物医用甲壳素材料的应用

湖北工业大学课程论文

生物医用甲壳素材料的应用

轻工学部10生工2班张杰1010511222 摘要

随着甲壳素研究的迅速发展, 其研究内容和应用范围越来越广泛。本文主要介绍了它的发展, 性质, 提取及加工方法以及其在生物医药领域方面的应用和发展研究近况。关键词 甲壳素

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)是一种植入生体活系统内或与活系统相结合, 但又不与生体起药理反应的材料。由于生物材料主要以医疗为目的, 它又被称为生物医用材料(Biomedical Materia ls)。作为生物医用材料之一的生物医用高分子材料是在活体这个特殊环境中使用的材料, 因此要求它有优良的生物相容性(即血液相容性、组织相容性和免疫性)、医疗功能等特性。多糖是所有生命有机体的重要组分, 在控制细胞分裂和分化、调节细胞生长和衰老以及维持生命有机体的正常代谢等方面有重要作用。同时, 多糖也具备上述作为生物医用材料的基本要求, 能够在生物体中酶解成易被活体吸收、无毒副作用的小分子物质, 不会残留在活体内, 是一类生物降解吸收型高分子材料(Bio2a bsobable Polymers)。作为一类重要的生物高分子化合物, 多糖却长期未受到重视, 发展较蛋白质、核酸晚得多。自 80 年代以来, 国外形成了甲壳素(C hitin)、壳聚糖(Chitosa n,CS)等多糖类生物医用材料的开发研究热潮。进入 90 年代, 我国对甲壳素和壳聚糖资源的开发研究也越来越重视。

甲壳素(Chitin)又名甲壳质、几丁质、壳多糖、虫膜质、蟹壳素、聚乙酰氨基葡萄糖等是一种维持和保护甲壳动物和微生物躯体的线性氨基多糖, 广泛存在於节肢动物(如虾、蟹等)、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物的身体中, 也存在於真菌和海藻类的细胞壁中, 另外动物的关节蹄、足的坚硬部分, 以及动物肉

和骨。甲壳素的结构式如下：

湖北工业大学课程论文 发展

人类对甲壳素的利用 和研究已有近100 a 的历史, 真正引起人们的重视是从上世纪 70 年代开始的,自从 181 1 年由法国科学家 Braconot 从霉菌中发现甲壳素、1859 年法国人 C.Rouget 用浓 K O H 处理甲壳素得到壳聚糖以来, 在壳聚糖的研究发展史上, 许多国家的科学工作者都作出了贡献。1934 年在美国首次出现了关于制备壳聚糖、壳聚糖膜、壳聚糖纤维的专利, 并且于 19 41 年制备出壳聚糖人造皮肤和手术缝合线。可以说, 在 20 世纪 70 年代以前, 主要是欧美国家的科学家在进行甲壳素和壳聚糖的研究, 而在上世纪 70 年代之后, 此类研究的重心就移到了 日本。从上世纪 8 0 年代中期到 90 年代后期的 10 a中几乎每 3 d就有一项专利申请, 日本的科学家和工程师对甲壳素和壳聚糖的研究、新产品的开发及其产业化作出了很大的贡献。我国在甲壳素的研究和应用方面也取得了长足的进步, 并形成了一定的研究规模, 如北京化工学院与北京化工厂由壳聚糖研制的彩色胶片的成膜剂、青岛医科大学用壳聚糖制成的人造皮肤等。从 1977 年起, 每隔几 a 召开一次关于甲壳素及壳聚糖的国际会议, 极大地促进了这方面的研究。有关论文涉及到化工、纺织、印染、造纸、涂料、饲料、饮料、食品、烟草、照相、化妆品、超滤膜、环保、医疗、贵金属提取、药物制剂等许多领域。现今, 甲壳素和壳聚糖化学正日益引起人们的关注。性质

2.1 物理性质

甲壳素是白色或灰白色无定型、半透明固体, 相对分子质量因原料的不同有数 10 万至数 100 万, 不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱和一般有机溶剂, 可溶于浓的盐酸、硫酸等中, 但同时主链发生降解。壳聚糖呈白色或灰白色, 略有珍珠光泽, 半透明无定形固体, 约在 185 e 分解, 不溶于水和稀碱溶液, 可溶于 稀有机酸和部分无机酸(盐酸), 但不溶于稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸、草酸等。壳聚糖作为溶液被存放和使用时, 需处于酸性环境中, 但由于其缩醛结构的存在.使其在酸性溶液中发生降解, 溶液粘度随之下降, 最终生成葡萄糖胺。如果加入乙醇、甲醇、丙酮等则可延缓壳聚糖溶液粘度降低, 其中以乙醇作用最明显。

2.2 化学性质

壳聚糖分子的基本单元是带有胺基的葡萄糖, 分子中同时含有氨基和羟基, 性质比较活泼, 可修饰、活化和偶联。表现如下:壳聚糖分子中的活性侧基 AN H2, C3、C6 位上的-O H 均具有较强的反应活性, 在适当条件下可进行多种化学改性, 如酰基化、磺化、羧甲基化以及羟乙基化等。其中, 壳聚糖的磺化衍生物的研究最引人注目。Haimovich 等采用壳聚糖)聚乙烯醇)非离子清洁剂制成的涂膜改性发泡人造血管内壁能明显改善血液的凝结。但由于技术操作上的复杂性, 尚未在临床上广泛应用。王爱勤等用卤代烷烃与壳聚糖反应, 制备了具有不同长度烷基取代基的壳聚糖衍生物。其中 C2、C4 和 C8烷基取代衍生物具有良好的水溶性, 抗凝血性能则随烷基取代基的增长而得以改善。屠美等以壳聚糖季铵盐和壳聚糖为基本原料, 选用戊二醛为交联剂及固定剂, 制得壳聚糖季铵盐)壳聚糖复合膜, 是一种物理机械性能较优的抗凝血材料。

4.6 降脂和降胆固醇作用

小林隆明等人用动物实验证明壳聚糖在胃中能与胃酸作用形成凝胶, 在肠内的 p H 值条件下可以保持该凝胶不分解, 且具有吸附胆汁酸和胆固醇的作用, 吸附了胆汁酸和胆固醇的壳聚糖凝胶随着粪便排除体外, 从而降低了血中的胆固醇。当然, 同时也吸收了脂肪, 防止肠道消化吸收脂肪, 降低了血中的脂肪。

4.7 眼科材料

甲壳素和壳聚糖可以制作 接触镜片(即隐 形眼睛)和接触镜片的清洗液, 还可制作人造眼泪和消炎眼药膏, 而且展现了诱人的前景。展望

综上所述, 甲壳素、壳聚糖及其衍生物具有资源丰富、价格便宜、安全无 毒等优点, 应用领域十 分广阔, 有巨大的潜在市场, 但是, 还远没有像淀粉、纤维素那样得到广泛的研究和应用。因此加强对壳聚糖及其衍生物产品的研究开发, 使之产业化, 特别是在医药及保健品领域, 必将产生巨大的经济效益和社会效益, 为我国的经济发展做出新的贡献, 造福人类。参考文献

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第五篇：医用金属材料的研究进展

医用金属材料的研究进展

姓名：因

学号：

专业：材料

摘要：介绍了医用金属材料目前的研究现状、性能和应用,指出了医用金属材料应用中目前存在的主要问题,阐述了近年来生物医用金属材料的新进展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.关键词：医用金属 种类 应用 研究进展 一 生物医用金属材料的简介

生物医用材料是指能够植入生物体或与生物组织相结合的材料,可用于诊断、治疗,以及替换生物机体中的组织、器官或增进其功能。生物医用金属材料是用作生物医用材料的金属或合金，又称外科用金属材料或医用金属材料，是一类惰性材料2。这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能，是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛，遍及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面。除了要求它具有良好的力学性能及相关的物理性质外，优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变，前者可能导致毒副作用，后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有纯金属钛、钽、铌、锆等、不锈钢、钴基合金和钛基合金等3。

二 生物医用金属材料的特性

2.1材料毒性

生物医用金属材料的毒性主要来自金属表面离子或原子因腐蚀或磨损进入周围生物组织，由此作用于细胞，抑制酶的活性，组织酶的扩散和破坏溶酶体。具体可表现为与体内物质生成有毒化合物。并且金属离子进入组织液，会引起水肿、栓塞、感染和肿瘤等。一般才用的降毒方法包括合金化、提高耐蚀性、提高光洁度、表面涂层等4。2.2生理腐蚀性

生物医用金属材料的生理腐蚀性是决定材料植入后成败的关键，其产物对生物机体的影响决定植入器件的使用寿命。2.3力学性能

生物医用金属材料需要有足够的强度与塑性。一般说来，对人工髋关节金属材料的要求是：屈服强度>450Mpa；抗拉强度>800Mpa；疲劳强度>400Mpa；延伸率>8%。通常材料的弹性模量大于骨的弹性模量，由此会使得材料与骨应变不同，界面处发生的相对位移造成界面松动；除此产生应力屏蔽，引起骨组织的功能退化或吸收8。2.4耐磨性

耐磨性影响植入摩擦器件的寿命；以及可能产生有害的金属微粒或微屑，导致周围组织的炎性、毒性反应。可通过提高硬度，表面处理等方法进行改善。

三 医用金属材料的种类 3.1不锈钢 不锈钢抗蚀性虽不如钻基合金,但易加工,且价格低廉。不锈钢中要尽量减少si、Mn等杂质元素及非金属夹杂物,否则影响其耐蚀性.不锈钢的耐蚀性和强度也可经冷加工而 提高.不锈钢的耐蚀性和强度虽不如钻其合金7,但它价格低,加工简易,可制成多种形体,如针、板、钉、螺钉、髓内针、齿冠、三棱钉等器件和各种人工假体,目前应用仍最广泛,同时还用于制作医疗仪器和手术器械18。

3.2钴基合金 钴铬钼合金为钻基奥氏体结构,或称钒钢或活合金.可以铸造或锻造,但硬度大,加工制作较困难.从耐蚀性和机械性能考虑,它较不锈钢优越,是目前较优良的材料。1929年已开始应用于临床,其锻造植人器件已列入150国际标准,并有硬、中、软3种类型14。

3.3钛及其合金 钦质轻,比重与人骨近似。纯钦强度为390一490MPa,生物相容性好。实验证明其耐蚀性和抗疲劳性能均优于不锈钢和钻基合金,组织反应轻微，表面活性好,易与氧反应形成致密氧化膜,即钦的氧化层稳定。故具有生物材料的条件;适于植人,为较理想有发展前途的一种植入材料9。

3.4担及其合金 钮及其合金性能良好，早在40年代就用作植入材料。当时只是从生物相容性和可塑性上来考虑,近年来则用钮及其合金制成了可承受高负荷的部件.钮的耐蚀性高,除溶解在硝酸和氢氛酸的混合液、氢氟酸、热的浓硫酸、苛性碱外，其他试剂对钮都不起作用12。对人体无刺激，体液对担的交变疲劳强度无影响.与不锈钢相比,钮有很高的抗缺口裂纹扩展能力。在相同的交变载荷下,担制髓内针的回转刚性比AO用钢材高60倍。

3.5其他的金属（医用贵金属）医用贵金属是指用作生物医用材料的金、银、铂及其合金 的总称。贵金属的生物相容性较好,但价格昂贵,所以类贵金属得到发展,如仿金材料的研究。妮、担及错与钦都具有极相似的组织结构和化学性能,在生物医学上也得到一定应用。但总的来说,医用贵金属和担、妮、错等金属因其价格较贵,广泛应用受到限制13。

四 医用金属材料目前存在的主要问题

医用金属材料经过多年的临床应用，仍然存在许多问题，除了医用材料常见的宿主反应以外，还由于金属腐蚀和磨损直接或间接造成的影响。医用金属材料中均含有较多的合金化元素．但它们在人体中所允许的浓度非常低。这些合金化元素多呈强的负电性，能够变化其电子价态并与生物体内的有机物或无机物质化合形成复杂的化台物（有些含有强烈的毒性）。另外，金属材料植入人体以后，由于腐蚀、磨损等导致金属离子溶出、金属；离子进入组织液里会引发某些生物反应，如组织反应．血液反应和全身反应，表现为水肿、血栓栓塞、感染及肿瘤等现象11。

另外在人体血液中．由于血小板、细胞和蛋白质带有负电荷，而金属析出离子一般带有正电荷，因此血液中大量金属离子的析出还易于造成血栓的形成。在铁(Fe)、铬(Cr)、镍（Ni)、钼(Mo)、钴(Co)等人体必需的微量元素中，镍、钴、铬离子对人体都有很大的毒性和致敏反应17。已有研究报道了植入物释放出来的金属离子诱导炎症的过程，并且发现即使亚微摩尔浓度的锌、镍和钴．也能诱导内皮细胞E选择素的表达。科学上早就存在的“镍过敏和镍致癌问题”，直到最近几十年才受到各国重视，对日用和医用金属材料中的镍含量限制越来越严格，标准文件中所允许的最高镍含量也越来越少。由1967年、1988年和1994年颁布的欧洲议会标准，就可以清楚地看出这种趋势。因此在发展新型医用金属材料时必须严格控制其中的金属元素，最好是少用或不用对人体产生毒性和过敏性较大的合金化元素15。

五 应用与发展前景

迄今为止 ,被详细研究过的生物材料已有一千多种，医学临床上广泛使用的也有几十种，涉及到材料学的各个领域。生物医用材料得以迅猛发展的主要动力来自人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。人口老龄化进程的加速和人类对健康与长寿的追求，激发了对生物医用材料的需求。目前生物医用材料研究的重点是在保证安全性的前提下寻找组织相容性更好、可降解、耐腐蚀、持久、多用途的生物医用材料19。

伴随着临床应用的巨大成功，一个高技术生物医学材料产业已经形成，且是一个典型的低原材料消耗、低能耗、低环境污染(一个售价5000余元的药物洗脱冠脉支架，其不锈钢用量仅≈100mg，全球不锈钢用量不超过1吨)、高技术附加值(知识成本可达总成本的50-70%)的新兴产业10，近十余年来以高达20%以上的年增长率持续增长，即使近年国际金融危机导致世界经济衰退，2009年美国医疗器械产业仍保持7%的年增长率，表明其发展受外部环境影响很小，对国家经济及安全具有重大意义，是世界经济中最具生气的朝阳产业。

过去，中国对于生物医用金属材料市场并没有较强有力的切入动机，一方面是金属材料厂商大多以量产思维为主要营运模式，另方面下游医疗器材采购量不大，实难要金属材料厂商舍量产而选生物医学16。但近年，政府大力推动医疗器材产业，使我国医疗器材产业供应链逐渐齐全，加上过去产学研相关金属材料研发能量的累积，有利国内发展生物医用金属材料相关产业。我国的骨科、齿科市场近年快速成长，有锻造、铸造、机加工等成形能力，也拥有功能设计能力，甚至可以自有品牌推销，对于国内生物医用金属材料（包括钛合金、不锈钢、镍钛合金等）将有其相当大的商机。近年积极与相关外企交流，也有利于生物医用金属材料技术（如医用不锈钢、钛合金、镍钛合金、镁合金、多孔钽等）交流，共同开创世界市场5。

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