生物医学工程学导论综述

第一篇：生物医学工程学导论综述

生物医学材料综述

【摘要】：生物医学材料是一类具有特殊性能、特殊功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，并且对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，制成的产品已经被广泛应用于临床和科研。

【关键词】：生物，医学，材料，医疗器械，创伤，组织，植入

前言：材料科学与物理、化学、生物学及临床科学越来越紧密的结合产生了一个新兴的产业——-生物医学材料产业。生物医学材料已经成为生物医学工程的四大支柱产业之一，它为医学、药物学及生物学等学科的发展提供了丰富的物质基础，作为材料学的一个重要分支，它对于促进人类文明的发展必将做出更大的贡献。

随着材料工业的发展和人工器官的广泛应用，生物医学材料这门新兴交叉学科已经成为新技术革命的一个重要组成部分。经济发达国家已经成形了新型的生物材料工业体系，目前比较有代表性的生物材料产品包括：

1、用于人工器官及待用品制造的膨体聚四氟乙烯、低温各向同性碳、表面修饰语交联的血红蛋白、碳化硅酯和高分子质量聚乙烯等。

2、用于人工关节及骨代替的高分子质量高密度聚乙烯、氧化锆陶瓷、甲基丙烯酸甲酯语苯乙烯共聚物等。

3、用于人工膜替换的甲基丙烯酸酯等。

4、用于应用黏合剂的亚甲基丙二酸酯、GRF胶，蛋白胶等。

正文：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。

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：

一、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]。

应该注意的是，在某种应用条件下是生物相容的材料在另一种条件下则不一定是生物相容的。直接接触血液，主要考查与血液互相作用的生物相容性，称血液相容性；直接与肌肉、骨骼、皮肤等组织接触并互相作用的生物相容性，称一般生物相容性。

二、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（包括器官）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）有耐腐蚀和耐腐蚀疲劳性；具有良好的润滑性等）。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。

三、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间发生化学反应而形成的化学键结合。

四、耐生物老化性能：材料在活体内要有较好的化学稳定性, 能够长期使用,即在发挥其医疗功能的同时要耐生物腐蚀、耐生物老化。

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。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。医用高分子材料所包括的范围虽然较繁杂，但大致上可归纳为5个方面：即软组织替换材料、硬组织替换材料、生物降解材料、组织工程材料（又称杂化生物材料、生物化材料或第三代生物医学材料）、药物传递系统、粘接剂和高分子药物等。根据材料的性质分为生物降解和非生物降解材料两大类。所谓降解型高分子材料是指材料在植入体内后，可在生物环境作用下发生结构破坏和性能蜕变，最终通过体内新陈代谢分解而排出体外，如胶原、纤维素、聚氨基酸、壳聚糖及某些聚酯材料等；非降解型高分子材料则相反，可作长期植入之用，如常见的聚乙烯、聚丙烯、硅橡胶、聚砜、聚丙烯酸酯（有机玻璃）等。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。从材料科学观点来看，几乎所有的生物体组织和器官，都是由两种或两种以上材料复合而成。

相比非常先进的DNA重组技术、蒸汽的电池技术和生物化学,带来了众多的生物制剂来治疗应用在最后的几十年,进步的交付技术这些生物制剂是远远落后。例如,数以百计的治疗性蛋白可以被生产的重组技术,而他们的政府仍然依靠频繁的注入。改善病人的依从性来这式疗法,缓释注射、口服、吸入交货已经吸引了广泛的研究工作从1970年代,没有人曾经成功了。同样对于亚单位疫苗或microencapsules功能细胞开发辅助系统,增强免疫反应,或细胞内途径调节国际米兰,或细胞胶囊免费的成纤维细胞在表面还面临着一系列难以克服的困难,满意解决方案还可用尽管长期的研究。事实上,成功取得了非常有限的交货的生物治疗建议设计、装配或合成新材料系统的钥匙交付的新技术生物疗法，组装和它如何被用来实现技术突破在持续释放的蛋白质药物从可降解聚合物微球,一个长期存在的挑战,几十年来一直困扰着科学家。

【参考文献】：

廖湘萍

候建平

《生物工程概论》 何炳林 马建标.《生物医用材料基础研究进展》

王勃生

孟庆嗯 高振英

《生物材料的战略意义及其发展方向》

Langer, R., Folkman, J., Polymers for sustained release of proteins and other macromolecules.Nature, 263, 793-800(1976).

第二篇：常用生物医学材料

常用生物医学材料

南华大学

电气学院

20104320135

李闯

摘要： 医用硅橡胶(silicone rubber)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(artificial bone)。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：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(250°C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：（1）可检查、诊断疾病;（2）可辅助治疗疾病;（3）可满足脏器对维持或延长生命功能的性能要求;（4）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（1）人工颅骨的修复:（2）尼龙、聚酯纤维等增强后作人造皮肤;（3）提高视力的隐性眼镜;（4）)修补前额、鼻、勃颈等;（5）治疗外耳的缺损;

（6）现在争议一直很大的人工乳房

3·在医疗器械上的应用

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2～3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(Calcium Phosphate Cement , 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30～50MPa , 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

2004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，2009,15（11）3·温变英.生物医用高分子材料及其应用[J ].化工新型材料,2001 ,29(9):41 4·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,2001.

第三篇：生物医学材料

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 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

[2，3]

[1]。

2钛及钛合金作为生物材料的优点

2.1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α、β俩种同素异形体，882℃转变时伴随5 ％的相变体膨胀。导热系数0.036cal/cm.s.k，接近牙釉质导热系数0.002cal/cm.s.k，作为口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)2.2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[4，8]

[4-7]

[4]。

。2.3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个基本条件：①无毒性；②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。[9]3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。3.1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]。

3.2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3.3牙科

从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。3.4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

[14]

[13]

。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血液中，将静脉血变成动脉血。3.5 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3.6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。

[9]

[15]。

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，2000，17(2)：206-208 [2] 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,2008,25(1):33-40 [3] 徐雄.生物医用钛合金应用及发展

[4] Eylon.D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)：46-48 [9] 黄甫强.牛金龙.钛合金在医学领域的应用[J],稀有金属快报，2005,24(1)：33-34 [10] 李世普.生物医用材料导论[M].湖北：武汉工业大学出版社，2000 程奎；翁文剑；葛曼珍；生物陶瓷涂层[J].材料科学与工程，1998.16(3):8-12 [11] 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,1993 [12] 高敬,姚丽.国内外钛合金研究发展动态[J].世界有色金属，2001，（2）：4-7 [13] 杨遇春译.世界铁的应用趋势[J],现代材料动态,2002,(2):1-2 [14] 宁兴龙.钛工业进展[J],1996,(3):1-3

[15] 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，2002,31(4):246-251

第四篇：生物医学材料

如何发展广东省的生物医学材料

[摘要]广东省发展生物医学材料从“确立重点开发产品；构建生物医学材料产业的新技术体系；加强对外合作与交流；充分利用资本市场解决资金不足的问题”4方面进行培育。同时开展相关研究使我省生物材料的研究水平有较大提高。

[关键词]广东省；生物医学材料 ；发展；纳米生物材料领域；组织工程和再生医学材料领域；材料的制备方法学和质量控制体系研究

(department of chemistry , foshanuniversity , student ID :2009234110)Abstract: Guangdong Province the development of biomedical materials from the established focus on developing products;build a new technical system of biomedical materials industry;strengthen international cooperation and exchanges;take full advantage of the capital market to solve the problem of insufficient funds “four aspects of nurturing.Related studies of biological materials in the province level has improved greatly.Key words:guang dong province;Biomedical Materials;developing;The field of nano-bio materials;Tissue engineering and regenerative medicine materials in the field;Preparation of methodological materials and quality control system

生物医学材料是指一类具有特殊性能、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。随着我国经济的持续增长，中国生物医学材料领域这片“热土”引起国际上一些主要研究机构和越来越多的世界500强企业的关注，日本和韩国的生物医学材料领域近年来也呈现出强劲增长态势。有人预言，未来10年，生物材料将步入“亚洲世纪”。生物医学材料的发展历程世纪初, 第一次世界大战以前所使用的材料为第一代生物医学材料。代表材料有石膏金 属、橡胶以及棉花等物品。这一代的材料大都已被现代医学所淘汰。第二代生物医学材料的发展是建立在医学、材料科学(尤其是高分子材料学)、生物化学、物理学以及大型物理测试技术发展的基础上的, 研究人员也多由材料学家和医生来担任。代表材料有经基磷灰石、磷酸三钙、聚经基乙酸、聚甲基丙烯酸轻乙基醋、胶原、多肤、纤维蛋白等。这类材料与第一代生物医学材料一样, 其研究思路仍旧是从改善材料本身的力学性能和生化性能, 使其在生理环境下能够长期地替代生物组织。第三代生物医学材料川是一类具有促进人体自身修复和再生作用的生物医学复合材料。它是在生物体内各种细胞组织、生长因子、生长抑素及生长机制的结构和性能的基础上建立的叫, 由具有生理“ 活性” 的组元及控制载体的“ 非活性” 组元构成, 有较理想的修复再生效果。它通过材料之间的复合、材料与活细胞的融合、活体组织和人工材料的杂交等手段, 赋予材料特异的靶向修复、治疗和促进作用, 从而使病变组织大部分甚至全部由健康的再生组织取代。骨形态发生蛋白材料是第三代生物医学材料中的代表。

我国生物医学材料的发展前景

我国自上个世纪70年代开始进行生物医学材料的研究，国家“九五”、“十五”、“十一五”等各类科技计划和产业发展规划都对生物医学材料研究给予了支持。我国《生物产业发展“十一五”规划》明确提出：加快发展生物医学材料、生物人工器官、临床诊断治疗设备，建设若干国家工程中心和工程实验室，加强自主创新，在一批关键技术或部件上实现重点突破，实现产业化。《促进生物产业加快发展的若干政策》明确提出，加快发展生物医学材料、组织工程和人工器官、临床诊断治疗康复设备。

但是，国内大约70%的生物医学材料市场仍然被国外产品占据，在更高端的生物医学材料产品领域，国外产品甚至占据95%以上的市场份额。如果要要发展广东的生物医学材料，要改变这种状况在很大程度上取决于我省在生物医学材料核心关键技术领域的突破，除产品创新外，应特别关注材料制造技术。

国内生物医学材料与国外同类产品相比, 存在4 个突出的问题:1.仿制品多, 缺乏自主知识产权;2.销售价格低, 但档次和质量也低;3.企业生产规模普遍偏小, 难以形成规模效应;4 研发投入少, 产品技术含量较低。与此同时, 外商的大批涌人, 不仅带来了大量具有竞争力的产品, 同时还展开专利权、商标权等知识产权方面的竞争。

2000 年底国内公司在我国注册生产的生物医学材料及制品只有53 种,而国际医疗器械生产公司在我国注册生产、销售的品种多达30 多种。因此, 建议从以下几个4个方面培育，发展广东省的生物医学材料。

.确立重点开发产品

复合材料作为硬组织修复材料的主体, 有效地解决了材料的强度、韧性及生物相容性的问题, 是生物医学材料新品种开发的重点, 在临床上得到了广泛的应用哪〕。目前研究较多的是合金、碳纤维、无机材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)、高分子材料的复合以及血液净化剂的开发。这些生物医学材料应该作为广东省今后重点开发的产品。构建生物医学材料产业的新技术体系

生物医学材料产业的新技术体系必须以生物医学材料企业为技术创新的主体, 充分发挥科研院所、大专院校的带头作用, 实行产、学、研结合, 成立学科齐全、队伍精干、人才结构合理的生物医学材料科研队伍, 开发有自主知识产权的生物医学高新技术产品。加强对外合作与交流

加强对外合作与交流必须积极参加国际间的技术交流与合作, 学习国外先进的技术和管理经验, 及时掌握生物医学材料技术在国际上的发展状况和趋势, 积极引进、消化和吸收国外的先进技术,强化“ 产品国际化” 的意识, 在新产品开发上要紧紧跟随甚至超越国际潮流, 增强我国生物医学材料产品的竞争力, 缩小与发达国家之间的差距。充分利用资本市场解决资金不足的问题与我国大多数高新技术产业类似, 生物医学材

料产业也面临着发展资金不足的问题。通常可采取下列措施解决: 充分利用股票市场帮助我国生物医学材料企业筹集资金;º 鼓励生物医学材料企业发行企业债券;» 创造良好的市场氛围, 吸引国外资本和民间资本进入生物技术领域;通过其他风险资本筹集资金。

期待突破

广东省发展生物医学材料首先应有所突破的是生物医学材料先进制造技术领域。据相关专家表示，生物医学材料制造技术的高低既制约着生物医学材料的产品精度和质量，也控制着产品生产成本，决定了产品的竞争力。其次是生物医学材料表面/界面科学与工程领域。生物医学材料的表面性质直接关系到材料与体内组织的反应及其相互作用，决定着植入或替代产品在体内修复的成败。对于复合生物医学材料而言，界面既是核心问题，又是热点前沿，界面特征决定着材料最终的整体力学性能。令人兴奋的是，经过两代生物材料工作者的努力，我国上海硅酸盐研究所、四川大学、西安交通大学等在医用金属材料表面改性领域，尤其是在发展生物活性涂层技术方面已取得长足进步。其他课题组和团队通过对各类复合生物材料的界面设计和构建，显著提高了生物材料（尤其是无机—有机复合生物材料）的整体力学和生物学性能。此外，一些课题组在构建智能或仿生生物材料表界面方面也形成了自己的特色。

第三是纳米生物材料领域。纳米生物材料一直是生物医学材料的前沿和重要领域，作为医用植入和修复材料，其在力学及细胞生物学性能上具有优势。预计在完成安全性评价后，纳米生物材料将首先在硬组织修复材料领域获得应用。这主要是因为人的骨组织本身就是纳米结构的材料（由纳米级羟基磷灰石和有机高分子物质构成）。而作为纳米生物材料的另一个应用途径，诊断检测试剂正显示出重要前景。第四是组织工程和再生医学材料领域。组织工程和再生医学的临床应用离不开生物材料科学和技术的突破。目前组织工程领域面临暂时的困境，这与科学问题有关，如种子细胞、生长因子及体外构建问题等；更与研究发展生物相容性好的细胞特异性材料及支架的先进制造技术密切相关。只有在上述领域取得整体突破，组织工程才有望在未来5～10年内造福大众。

再者是组织诱导材料领域。组织诱导材料是我国科学家首先提出并拥有我国自主知识产权的生物材料，其广泛应用和被国际接受有赖于相关机理的进一步阐明。

最后是医学材料生物相容性评价和产品标准领域。随着基于新原理的产品的不断涌现、大众对产品质量的深度关切，人们对材料生物相容性、安全性、有效性及时效性等的评价方法和产品标准提出了更高要求，并期待突破。

在产业化方面，生物医学材料及其制品占世界市场的份额不足2%，主要依靠进口，产品技术结构和水平基本上处于初级阶段。结合我国国情和学科发展趋势，按照”有所为，有所不为，重点突破"的原则，我们建议，应在五个方面开展重点研究。

一是生物结构和生物功能的设计和构建原理研究。着重研究具有诱导组织再生的骨、软骨及肌腱等基底材料和框架结构的设计及其仿生装配；

二是表面/界面过程-材料与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/界面作用，揭示影响生物相容性的因素及本质。

三是生物导向性及生物活性物质的控释机理研究。研究可自控或靶向释放蛋白、基因等特异性生物活性物质的材料的设计以及生物导向性原理；用于组织细胞和基因治疗的半渗透聚合物膜的设计、自装配及特异性细胞密封技术。

四是生物降解/吸收的调控机制研究。研究生物降解/吸收材料的分子结构和生物环境对其降解的影响、降解/吸收速度的调控、降解/吸收及代谢机制，以及降解产物对机体的影响。其目标是为组织工程化人工器官生物材料及药物控释材料的自成、改性方法提供理论基础，实现材料参与生命过程和构建生命组织的目的。

五是材料的制备方法学和质量控制体系研究。主要研究生物医用材料及修复体的计算机辅助设计；

通过上述研究的开展，将使我省生物材料的研究水平有较大提高，为我国生物医用材料科学及其产业的发展奠定坚实的基础。

[1]武汉生物工程学院学报, Journal of Wuhan Bioengineering Institute, 编辑部邮箱 2007年 03期

[2]应用科技, Applied Science and Technology, 编辑部邮箱 2002年 07期

[3]孙雪, 奚廷斐.第三代生物医学材料与再生医学国内外市场需求的变化与发展[J」.中国临床康复,2005,9（26）：105-110

[4]王正平, 叶贤富.生物医学材料的应用及进展[J].应用科技,2002,29（7）：69-72

[5]黄传勇, 孙淑珍, 张中太.生物陶瓷复合材料的研究[J].中国生物医学工程学报, 2009,19(3):23-25

[6]师昌绪.跨世纪材料科学技术的若干热点问题[J].自然科学进展,1999,9(1):25-28

[7]贺亚敏, 黄培林, 吕晓迎.新型生物医学材料—类金刚石膜的研究进展仁[J].国外医学生物医学工程分册,2002,25(2):73-77

[8]孙越, 郭贤权, 何炳林.血液灌流级吸附剂[J] 中国修复重建外科杂志,2006,20(2):189一193.[9]孙雪,奚廷斐.生物医用材料和再生医学的进展[J].中国修复重建外科杂志,2006,20

(2):189一193.[10]袭迎详, 王迎军.可降解生物医用材料的降解机理「J].硅酸盐通报,2000,19(3):4一45.[11]顾其胜, 侯春林, 徐政.实用生物医用材料学〔M.上海:上海科学技术出版社,2 005:11一22.[12]郑学斌.人体硬组织替代材料的研究进展[J〕.物理,2003,32(3):159一164.[13]詹亚歌, 蔡海文, 向世清, 等.高分辨率光纤光栅温度传感器的研究[J〕.中国激光,2005,32(1):53一56.[14]李玉宝.生物医学材料学[ M 」.北京:化学工业出版社,2003:80.[15] 李世普.生物医用材料导论[ M 〕.武汉:武汉工业大学出版社

[16]何天白，胡汉杰.功能高分子与新技术.化学工业出版社,2001

[17]奚廷斐.生物材料进展

（一）B.生物医学工程与临床，2004,8(3):184-189.[18] 傅远飞.羟磷灰石类生物材料研究进展[ J].口腔材料器械杂志, 2000, 9(1): 35-37.[19] 陈克正, 刘兴斌.纳米微粒在生物医学领域的应用研究进展[ J].青岛化工学院学报,2000,21(1):39-42.[20] 曾晟宇, 赵乃勤.金属生物材料表面改性研究的进展[ J].材料保护,2000,33(1):5-7.[21] 师昌绪.跨世纪材料科学技术的若干热点问题[J].自然科学进展, 1999, 9(1):25-28.[22] 陈贻瑞, 王建.基础材料与新材料[ M].天津: 天津大学出版社, 1999.[23] 于思荣.生物医学钛合金的研究现状及发展趋势[J].材料科学与工程,2000,18(2):131-134.[24] 于思荣.金属系牙科材料的应用现状及部分元素的毒副作用[J].金属功能材料, 2000,7(1):1-6.[25] M ITSUO N.Mechanical proper ties of biomedical titanium alloys[ J].Materials Sciencend Engineering A, 1998,243:231-236.[26] MATTHEW D.Biomedical alloys [ J ].Advanced Matterials & Processes , 1998, 154(1):63-65.[27]Reis R I , Roman I S.Biodegradable system in tissue engineering and regenerative medicine [M].Florida : CRC PRESS ,2005:509-548

[28]Hang J ,Xu X Y, chenX S, teal.Biodegradable electeospun fibers for drugdelivery [J].Journal of controlled Release,2003,92(3):227-231

[29]Hench LL.J Am ceram soc 1998,81:`705

第五篇：材料工程学

—填空，1,钢铁材料是当今材料领域中最主要的工程材料，又称为()，它与

()统称为金属材料。

2,钢铁材料包括()、()及().3, 碳钢分类方法很多，通常按含碳量可分为

(),()及（）。

按冶炼方法可分为(),()及（）.4，合金钢分类方法很多按用途分为（）、（）及（）等。按合金元素质量分数分可分为（），（）及（）。

5，根据碳在铸铁中存在形态及石墨的形状，铸铁可分为（），（），（），（）及（）。

6，钝铝中含有铁、硅、铜、锌等杂质元素。按其纯度可分为（），（）及（）。

7，根据铝合金的成分及生产工艺特点，可将铝合金分为两类（）和（）。

8，形变铝合金可分为2大类（）和（）。

9，硅系合金是工业上使用最广泛的铸造合金。该合金流动性好，热裂倾向小，补缩能力强。

铝硅系铸造铝合金又称（），仅由铝、硅两个组元构成的二元合金，为简（），含有多种合金元素称为（）。

10，纯铜呈玫瑰红色，表面形成氧化膜后呈紫色，故称（）。纯铜的密度为（），熔点（）.11，根据铜合金成分特点可将其分为（）、（）和（）三种。

12，黄铜是以（）为主要元素的铜合金；（）是以镍为主要元素的铜合金；青铜是以（）为主要元素的合金。

13，以锌为主要合金元素的铜合金为（）。其中仅含铜锌二个组元的合金称为（）或（），若加入多种组元则称其为（）或（）。

14，镁是地壳中储量最丰富的金属之一，储量占地壳质量的（），镁的密度（）。

15，镁合金可以分为（）与（）。

16，特种陶瓷的品种繁多，其分类可按化学组成分类，也可以按性质分类。但通常都把它划分为

()和()两大类。

17, 特种陶瓷经常遇到的键合是()和

().18，粉末的等温烧结过程，按时间大致可以划分为三个界限不十分明显的阶段即（），（）和（）。

19按照基本性能和应用状况，铁氧体材料分为（）、（）、（）、（）和（）等五类

名词解释

1，合金结构钢

2，合金工具钢

3，特殊性能钢

4，形变铝合金

5，铸造铝合金

6，陶瓷

7，特种陶瓷

8，结构陶瓷

9，功能陶瓷

10, 灰口铁

简答题

1，简述特种陶瓷常用的烧结方法

2，简述铁氧体磁性材料的种类和特点。

3，简述高强度低合金钢的性能特点

4，简述合金弹簧钢的性能特点

5，简述热作模具钢的性能特点

6，简述如何对黄铜的牌号进行命名。

7，简述形变铝合金的分类以及他的命名方法 8，简述钛合金分类

9，简述钢铁的4个脆性以及他们都与什么元素有

关

10，简述合金结构钢的分类。

11，