第一篇: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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10.魏强;崔振铎;杨贤金;王媛;;粉末冶金法制备医用Ti28Nb24.5Zr合金[A];第九次全国热处理大会论文集
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第二篇: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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第三篇:金属纳米材料制备技术的研究进展
金属纳米材料制备技术的研究进展
摘要:本文从金属纳米材料这一金属材料重要分支进行了简要的阐述,其中重点讲述了强行塑性变形及胶束法制备纳米材料,并分析了金属纳米材料的现状及对今后的展望。
关键字:晶粒细化;强烈塑性变形;胶束法;块状纳米材料
引言:
金属材料是指金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。
现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。同时,人类文明的发展和社会的进步对金属材料的服役性能提出了更高的要求,各国科学家积极投身于金属材料领域,向金属材料的性能极限不断逼近,充分利用其为人类服务。
一种崭新的技术的实现,往往需要新材料的支持。例如,人们早就知道喷气式航空发动机比螺旋桨航空发动机有很多优点,但由于没有合适的材料能承受喷射出燃气的高温,是这种理想只能是空中楼阁,直到1942年制成了耐热合金,才使喷气式发动机的制造得以实现。
1金属纳米材料的提出
从目前看,提高金属材料性能的有效途径之一是向着金属结构的极端状态发展:一方面认为金属晶界是薄弱环节,力求减少甚至消除晶界,因此发展出了单晶与非晶态合金;另一方面使多晶体的晶粒细化到纳米级(一般<100 nm,典型为10 nm左右)[1]。细化晶粒是金属材料强韧化的重要手段之一,它可以有效地提高金属材料的综合力学性能,尤其是当金属材料的晶粒尺寸减小到纳米尺度时,金属表现出更加优异的力学性能[2]。因此,金属材料晶粒超细化/纳米化技术的发展备受人们关注,一系列金属纳米材料的制备技术相继提出并进行了探索,包括电沉积法、溅射法、非晶晶化法、强烈塑性变形法(Severe Plastic Deformation, SPD)、[3]粉末冶金法以及热喷涂法等。
金属纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度或由它们作为基本单元构成的金属材料。若按维数,纳米材料的基本单元可分为(类:一是零维。指在空间三维尺度均在纳米尺度,如纳米粉体、原子团簇等;二是一维。指在空间有两维处于纳米尺度,如纳米丝、纳米棒、纳米管等;三是二维。指在三维空间中有一维处于纳米尺度,如超薄膜、多层膜及超晶格等。超微颗粒的表面具有很高的活性,在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。利用表面活性,金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料[4]。金属纳米颗粒表现出许多块体材料所不具备的优越性质,可用于催化、光催化、燃料电池、化学传感、非线性光学和信息存储等领域。
以金金属具体来说,与块状金不同,金纳米粒子的价带和导带是分开的。当金粒子尺寸足够小时,会产生量子尺寸效应,引起金纳米粒子向绝缘体转化,并形成不同能级间的驻电子波。若其能级间隔超出一定的范围并发生单电子跃迁时,将表现出特殊的光学和电子学特性,这些性质在晶体管、光控开关、传感器方面都有其潜在的应用前景。是因为金纳米粒子的特殊性质,使其在生物传感器、光化学与电化学催化、光电子器件等领域有着极其广阔的应用前景。近几年来,基于金纳米粒子在发生吸附后其表面等离子共振峰会发生红移这一性质,对担载金纳米粒子的DNA及糖类分子进行研究,发现其在免疫、标定、示踪领域中有着广阔的应用前景。此外,金纳米粒子作为一种新型催化剂在催化氧化反应中有着很高的催化活性,而担载金纳米粒子后,TiO2薄膜的光催化活性极大提高[5]。
2金属纳米材料的制备技术
如今,金属纳米材料的制备技术已趋于多样化发展,按不同的分类标准具有不同的分类方法。其中基本的可分为物理法,化学法及其他方法,物理法大致包括粉碎法和构筑法,化学法由气相反应法和液相法。物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。常借助的外力有机械力、流能力、化学能、声能、热能等。一般的粉碎作用力都是几种力的组合,如球磨机和振动磨是磨碎和冲击粉碎的组合;雷蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合;气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合。构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子。
气相法制备金属纳米微粒,主要有气相冷凝法、活性氢—熔融金属反应法、溅射法、流动液面上真空蒸镀法、通电加热蒸发法、混合等离子法、激光诱导化学气相沉积法、爆炸丝法、化学气相凝聚法和燃烧火焰—化学气相凝聚法。
液相法制备金属纳米微粒,主要有沉淀法、喷雾法、水热法、溶剂挥 发分解法、溶胶—凝胶法、辐射化学合成法。此外还包括物理气相沉积、化学气相沉积、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶液的热分解和沉淀等。
2.1块体材料制备
金属纳米块体材料制备加工技术:两种大块金属纳米材料的制备方法[6]-[8]。第一种是由小至大,即两步过程,先由机械球磨法、射频溅射、溶胶—凝胶法、惰性气体冷凝法等工艺制成纳米颗粒,再由激光压缩、原位加压、热等静压或热压制成大块金属纳米材料。凡能获得纳米粉末的方法一般都会通过后续加工得到大块金属纳米材料。第二种方法为由大变小,是将外部能量引入或作用于母体材料,使其产生相或结构转变,直接制备出块体纳米材料。诸如,非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。使大块非晶变成大块纳米晶材料或利用各种沉积技术获得大块金属纳米材料。
大块金属纳米材料制备技术发展的目标是工艺简单,产量大及适应范围宽,能获得样品界面清洁且无微孔的大尺寸纳米材料制备技术。其发展方向是直接晶化法。实际上今后相当一段时间内块状纳米晶样品制备仍以非晶晶化法和机械合金化法为主[4]。现在需要克服的是机械合金化中微孔隙的大量产生,亦应注意其带来的杂质和应力的影响。今后纳米材料制备技术的研究重点将是高压高温固相淬火,脉冲电流及深过冷直接晶化法和与之相关的复合块状纳米材料制备及研究工作。
2.2 强烈塑性变形法(SPD技术)
强烈塑性变形法(SPD技术)是在不改变金属材料结构相变与成分的前提下,通过对金属材料施加很大的剪切应力而引入高密度位错,并经过位错增殖、运动、重排和湮灭等一系列过程,将平均晶粒尺寸细化到1μm以下,获得由均匀等轴晶组成、大角度晶界占多数的超细晶粒金属材料的一种工艺方法[9]。SPD是一种致力材料纳米化的方法,其特点是利用剧烈塑性变形的方式,在较低温度下(一般<0.4Tm, Tm为金属熔点)使常规金属材料粗晶整体细化为大角晶界纳米晶,无结构相变与成分改变,其主要的变形方式是剪切变形。它不仅是一种材料形状加工的手段,而且可以成为独立改变材料内部组织和性能的一种技术,在某些方面,甚至超过热处理的功效。它能充分破碎粗大增强相,尤其是在促使细小颗粒相均匀分布时比普通轧制、挤压效果更好,显著提高金属材料的延展性和可成形性。在应用方面,到目前为止,通过SPD法取得了纯金属、合金钢、金属间化合物、陶瓷基复合材料等的纳米结构,而且投入了实际应用并获得了认可[3]。譬如,通过SPD法制备的纳米Ti合金活塞,已用于小型内燃机上;通过SPD法制备的纳米Ti合金高强度螺栓,也已广泛应用于飞机和宇宙飞船上。这些零件可以满足高强度、高韧性、较高的疲劳性能的要求,从而大大提高了使用寿。
经过近年的快速发展,人们对采用SPD技术制备金属纳米/超细晶材料已经有了一定的认识。但是,不管是何种SPD法制备纳米材料,目前,还处在工艺可行性分析及材料局部纳米化的实验探索阶段,存在诸如成形效率低、变形过程中出现疲劳裂纹、工件尺寸小、显微组织不均匀、材料纳米化不彻底等问题,对SPD制备纳米/超细晶金属材料的成形机理没有统一的定论。
2.3胶束法
胶束法是控制金属纳米颗粒形状的另一个重要方法[10]。胶束以一小部分增溶的疏水物质或亲水物质形式存在。如果表面活性剂的浓度进一步增大,增溶程度会相应提高。胶束尺寸可增大到一定的范围,此时胶束尺寸比表面活性剂的单分子层厚度要大很多,这是因为内池中的水或者油的量增大的缘故。如果表面活性剂的浓度进一步增大,胶束则会被破坏而形成各种形状,这也为合成不同形状的纳米粒子提供了可能。合成各种形貌的金属纳米颗粒的方法还包括高温分解法、水热法、气相沉积法、电化学法等。其中,高温分解法是在高温下分解前驱体;水热法是一种在高温高压下从过饱和水溶液中进行结晶的方法;气相沉积法是将前驱体用气体带入反应器中,在高温衬底上反应分解形成晶体。这3种方法均可以得到纯度高、粒径可控的纳米粒子,但是制备工艺相对复杂,设备比较昂贵。电化学方法中可采用石墨、硅等作阴极材料,在水相中还原制备不同金属纳米颗粒,也可采用模板电化学法制备金属纳米管、纳米线等不同形貌的纳米材料。这种方法的优点是反应条件温和、设备简单,但目前还没有大规模合成方面的应用。
2.4双模板法制纳米点阵[11]
采用先后自组装、沉积和溶解的方法,制成2种模板,然后在其中空球模板中电化学沉积得到纳米粒子点阵,溶去另外一种模板后得到纳米粒子点阵。这是目前获得粒子均匀排列有序纳米粒子点阵的最有效的方法,关键是如何控制粒子的大小和获得较窄且均匀的粒度分布。
3金属纳米材料的现状分析
纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正在发挥重要作用,它对社会发展、经济繁荣、国家安定和人类生活质量的提高所产生的影响无法估量。鉴于纳米技术及纳米材料特别是金属纳米材料在未来科技中的重要地位及产业化的前景一片光明,目前世界上各国特别是发达国家非常重视金属纳米材料,从战略高度部署纳米技术研究,以提高未来10年至20年在国际上的竞争能力。
诺贝尔奖获得者罗雷尔说过:20世纪70年代重视微米研究的国家如今都成为发达国家,现今重视纳米技术和纳米材料的国家极可能成为下世纪的先进国家。最近美国在国家科学技术理事会的主持下,提出“国家纳米技术倡议”:纳米技术将对21世纪的经济、国防和社会产生重大影响,可能与信息及生物技术一样,引导下一个工业革命,应该置其于科技的最优先位置。世界各国制定纳米技术和纳米材料的战略是:以未来的经济振兴和国家的实际需求为目标,牵引纳米材料的基础研究和应用开发研究;组织多学科的科技人员交叉创举,重视基础和应用研究的衔接,重视技术集成;重视纳米材料和技术改造传统产品,提高高技术含量,同时部署纳米技术和纳米材料在环境、能源和信息等重要领域的应用,实现跨越式发展。我国纳米技术和纳米材料始于20世纪80年代末。“八五”期间,纳米材料科学列入国家攀登项目。纳米材料的应用研究自1996年以后在准一维纳米丝纳米电缆的制备等几个方面取得了重大成果。我国约有1万人从事纳米研究与发展,拥有20多条生产能力在吨级以上的纳米材料粉体生产线。生产的纳米金属与合金的种类有:银、钯、铜、铁、钴、镍、铝、钽、银-铜合金、银-锡合金、铟-锡合金、铜-镍合金、镍-铝合金、镍-铁合金、镍-钴合金[4]。
4结束语及展望
随着金属纳米科技的发展,金属纳米材料的制备已日渐成熟,并广泛应用于我们生活的各个方面,金属纳米科学也将成为受人瞩目的学科。但目前还存在一些不足,如在对复杂化学反应过程与机理的探索、金属纳米材料的规模化生产与应用等方面还需要我们进行更加深入和系统的研究。不过,我们有理由相信随着科学技术的不断发展进步,上述金属纳米材料化学制备的新技术和新方法将会得到不断创新与发展完善并将产生新的突破,它们将极大地推动金属纳米材料的规模制备与广泛实际应用,并最终在不久的将来产生较大的社会和经济效益。
今后金属纳米的发展趋势: 1在制备方面,大量的新方法、新工艺不断出现,希望找到产量大、成本低、无污染、尺寸可控的制备方法,为产业化服务。
2实用化研究提到日程上,出现基础研究和应用并行发展的问题,对传统金属材料进行纳米改性,以期获得优良性能。
3日益体现出多学科交叉的特点。纳米结构材料的研究不仅依赖于物理、化学等学科的发展,而且同电子学、生物学、测量学等产生越来越紧密的联系。
参考文献:
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第四篇: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。
第五篇:医用心理学
医学心理学 课程教学大纲 Medical Psychology
课程编号:22023104 学 时 数:24 执 笔 人:聂岚
一、课程的性质和目的
本门课程属于医学卫生类临床医学专业学生的一门重要的专业方向课程,是医学与心理学交叉的一门学科,是心理学的基本原理在医学领域中的具体应用,属应用心理学。是医学类临床专业基层医疗方向的一门专业课程。
通过本课程的学习,使学生获得心理学的基础知识和理论,结合到临床,研究和解决整个医学领域中的心理行为问题,实施干预的措施。本课程的内容将阐明心理因素对健康和疾病的作用和机理,寻求人类战胜疾病、保持健康的心理途径,为整个医疗卫生事业提出与心身相关的辩证观点和科学方法,同时提供恰当的临床技艺和合理的养生保健措施。
二、课程教学环节的基本要求
课堂讲授:本课程以课堂讲授为主,病例分析为辅。教科书为主媒体教材,电视、计算机等为辅助教学媒体。通过讲授、作业、量表测验讨论等方式,加强师生间和学生与学生之间的沟通,提高其学习效果和分析、解决心理问题的能力。除教材外,给学生指定相关的参考书,以拓宽学生知识面。在教学过程中,任课教师要向学生介绍主要专业词汇的英语单词,以增加学生的英语词汇量。用多媒体教学。
作业方面:在作业和病例分析上,除教材上的外,根据教学对象和教学内容的需要,教研室根据实际情况编印一些案例,发给学生提高学生的分析能力和锻炼学生解决实际问题的能力。
考试环节:本课程每学期中间安排一次案例分析作为平时成绩,期末由题库出题进行考试。考试方式为闭卷,考试时间60分钟。
三、课程的教学内容和学时分配 第一章 绪论(1学时)
教学内容:
医学心理学的概念、简史、研究内容,医学模式的转变与医学心理学,研究方法。
教学要求:
1、掌握医学心理学概念、研究方法;
适用专业: 医学卫生类临床医学专业(基层医疗)学 分 数:1.5 编写日期:2008年8月
2、理解医学心理学对人的健康和疾病的观点;
3、了解医学心理学简史。重点:
医学心理学概念、研究方法、医学心理学对人的健康和疾病的观点。难点:
医学心理学的分支、医学模式转变、研究方法。第二章 心理过程(6学时)教学内容:
认识过程:感觉、知觉、记忆、想象、思维和注意;情绪与情感过程:概念、作用、种类,情绪的外部表现和生理变化,情绪理论;意志过程:意志概念及其意志行动特点、意志过程、意志品质。教学要求:
1、掌握感觉、知觉、记忆基本概念,理解感受性变化规律以及知觉的特性、记忆的过程,遗忘规律,指明错觉及其产生的原因;
2、掌握思维、想象、注意的概念,理解思维过程、注意的品质,了解思维、想象、注意的分类;
3、掌握情绪与情感概念、作用,了解情绪的理论;
4、掌握意志概念、特点,良好的意志品质。重点:
感觉、知觉、记忆、思维、想象、注意,情绪与情感概念,意志概念,良好的意志品质。难点:
感受性变化规律以及知觉的特性、记忆的过程,遗忘规律,情绪与情感的区别与联系。
第三章 人格(5学时)教学内容:
人格的特性、人格的结构;人格心理倾向:需要、动机、兴趣;人格心理特征:能力、气质、性格。教学要求:
1、掌握人格的概念、特征、结构,需要的概念、马斯洛需要层次理论,理解需要的分类,动机的概念、功能;兴趣的品质;
2、掌握能力、气质的概念,理解能力、气质类型、意义,气质量表的测定,掌握性格概念、特征及性格量表的测量。
重点:
人格的概念、特征、结构,需要、能力、气质、性格的概念。难点:
马斯洛需要层次理论,兴趣的品质。气质类型、意义,气质量表的测定,性格量表的测量。第四章 心理卫生(2学时)教学内容:
心理健康水平和心理卫生原则,个体心理卫生,群体心理卫生。教学要求:
1、掌握心理卫生的概念、心理卫生的原则;
2、理解心理健康水平的评估标准;
3、了解不同年龄阶段和不同人群的心理的主要问题。重点:
心理卫生的概念、心理卫生的原则。难点:
心理健康水平的评估标准,个体心理卫生与群体心理卫生。第五章 心理应激与心身疾病(2学时)教学内容:
心理应激:应激的概念、应激过程、应激的心理防卫机制;心身疾病:概念、分类、预防、诊断和治疗的原则与方法,常见的心身疾病。教学要求:
1、掌握心理应激的概念、要素、应激过程;心理动机冲突的形式;
2、掌握心身疾病的概念、诊断、治疗原则;
3、理解心理中介机制,心理反应;心理防卫机制;
4、了解常见的心身疾病。重点:
心理应激的概念、要素、应激过程;心理动机冲突的形式,心身疾病的概念、诊断、治疗原则。难点:
应激过程;心理动机冲突的形式,心理反应,心理防卫机制。第六章 心理变态(2学时)教学内容:
心理正常与否的判断:内省经验标准、社会适应标准、医学标准、统计学标准,心理变态的分类;人格障碍;概念、形成的因素、常见的类型;性变态:正常性心理发展、性变态的概念、原因、常见的类型、性变态的诊断与治疗。教学要求:
1、掌握心理变态、人格障碍、性变态的概念,人格障碍、性变态的类型,心理正常与否的判断标准。
2、理解心理变态、人格障碍、性变态形成的原因。重点:
心理变态、人格障碍、性变态的概念,人格障碍、性变态的类型,心理正常与否的判断标准。难点: 心理正常与否的判断标准。心理变态、人格障碍、性变态形成的原因。第七章 心理诊断(2学时)教学内容:
心理诊断的一般过程和基本方法,心理测验及其要求,常见的心理测验及其评定量表。教学要求:
1、掌握心理诊断的概念、基本方法,心理测验的概念;
2、理解心理诊断的流程图,标准化测验的基本特征及基本要求,临床评定量表; 重点:
心理诊断的概念、基本方法,心理测验的概念。难点:
标准化测验的基本特征及基本要求,临床评定量表。第八章 心理治疗(2学时)教学内容:
心理治疗的原则和分类,治疗的一般过程;常用的心理治疗方法。教学要求:
1、掌握心理治疗的概念、原则;
2、理解心理治疗的分类,心理治疗的一般过程;
3、掌握经典心理分析疗法的技术、行为治疗的方法;
4、理解心理治疗各方法的理论基础;
5、了解心理治疗各方法的操作技术。重点:
心理治疗的概念、原则。经典心理分析疗法的技术、行为治疗的方法。难点:
心理治疗各方法的理论基础,心理治疗各方法的操作技术。实践教学部分(2学时)教学内容: 临床评定量表。
四、本课程与其它课程的联系与分工
本课程是临床医学专科基层医疗方向的一门专业课程,是医学与心理学的交叉学科。需要与内科学、神经病学、精神病学、康复医学等学科的基础知识课程,还与医学伦理学、行为医学、社会医学关系密切,为后继的学习奠定必要的基础。
五、建议教材与教学参考书
[1]马存根主编.《医学心理学》.人民卫生出版社.[2]姜乾金主编.《医学心理学》.人民卫生出版社.