1、第七章生物医学材料本章内容生物医学材料的用途、基本特性及分类12金属生物医学材料生物医用材料市场发展概况生物医用高分子材料4组织工程用生物材料5生物材料的制备6陶瓷生物医学材料7生物医学材料的用途、基本特性及分类第一节 生物医学材料的定义 用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料，亦称生物材料。第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料的用途替代损害的器官或组织例如：人造心脏瓣膜、假牙、人工血管等；改善或恢复器官功能的材料如：隐型眼镜、心脏起搏器等；用于治疗过程例如：介入性治疗血管内支架、用于血液
2、透析的薄膜、药物载体与控释材料等。第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类人造牙齿第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类人造血管第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类人工心脏瓣膜第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类心脏起搏器第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料的研究内容生物体生理环境、组织内容、器官生理功能及其替代方法。具有特种生理功能的生物医学材料的合成、改性、加工成型以及材料的特种生理功能与其结构关系。材料与生物体的细胞、组织、血液、体液、免疫、内分泌等生理系统的相互作用以及养活材料毒副作用的对策。材料灭菌、消毒、医用安全性评价方法与标准以及医用材料与制品
3、生产管理与国家管理法规。第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料的分类按化学组成和来源分类无机医用生物材料天然医用生物材料合成高分子医用生物材料复合医用生物材料第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类按用途分类医疗用生物材料医用生物材料药用生物材料第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料的分类用在人体上以医疗为目的与人体不接触或短暂接触的材料。如：一次性注射器、导液管等。长期与人体接触的材料。如：人工脏器、人造血浆、医用粘合剂等。在药物制剂加工中添加的除五药以外的非治疗性物质，即药用辅料。按在人体中的应用部位分类 硬组织材料 软组织材料 心血管材料 血液代用材料
4、分离透析材料第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料的分类按使用要求分类 非植入性材料 植入性材料 血液接触性材料 降解、吸收性材料第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料的分类第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料基本要求化学稳定性其它要求生物相容性力学条件生物医学材料基本要求 -生物相容性血液相容性：无溶血、凝血反应等组织相容性：对人体无毒、无刺激、无致畸、致敏、致突变或致癌作用；在体内不被排斥，无炎症，无坏死，无慢性感染，种植体不致引起周围组织产生局部或全身性反应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性；生物降解吸收性：材料在活体环境中可发生速度
5、能控制的降解，并能在一定时间内自行吸收代谢或排泄。这类材料用于只需要暂时存在体内最终应降解消失的医疗中，吸收型缝合线，药物缓释基材料，人造血浆等。第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料基本要求 -化学稳定性耐体液侵蚀，不产生有害降解产物；不产生吸水膨润、软化变质；自身不变化。第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料基本要求 -力学条件足够的静态强度，如抗弯、抗压、拉伸、剪切等；具有适当的弹性模量和硬度；耐疲劳、摩擦、磨损、有润滑性能。第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类生物医学材料基本要求 -其它要求良好的空隙度，体液及软硬组织易于长入；易加工成形，使用操作
6、方便；热稳定好，高温消毒不变质等性能。第一节 生物医学材料的用途、基本特性及分类金属生物医学材料第二节金属生物医学材料它们主要用于骨和牙等硬组织修复和替换，心血管和软组织修复以及人工器官制造中的结构元件。金属生物医用材料必须是一类生物惰性材料，应具有: 良好的力学性能及相关的物理性质 优良的抗生理腐蚀性 优良的组织相容性已应用于临床的医用金属材料主要有: 不锈钢、钴基合金和钛基合金等三大类。第二节 金属生物医学材料不锈钢依其显微组织的特点可分为:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢等类型 耐蚀性随含碳量的降低和含铬量的增加而提高； 提高含碳量，形成马氏体组织，有利于提高硬度
7、； 目前主要用于医疗器械。铁素体和马氏体不锈钢主要成分是Fe、Cr、C第二节 金属生物医学材料骨科：各种人工关节和骨折内固定器；口腔科：镶牙、矫正和牙根种植等各种器件;心血管科：传感器的外壳与导线、介入性治疗导丝与血管内支架等。奥氏体不锈钢较好的耐蚀性；具有高的塑性，易于加工变形制成各种形状，无磁性，韧性好；较好的生物相容性和综合力学性能，得到广泛应用。性能第二节 金属生物医学材料第二节 金属生物医学材料不锈钢的应用医用不锈钢镊子医用不锈钢针头钴基合金20世纪70年代20世纪60年代20世纪50年代20世纪30年代研制出锻造钴铬钼钨铁合金和MP35N钴铬钼镍合金，并在临床中得到应用研制出锻造钴
8、铬钨镍合金和锻造钴铬钼合金，并应用于临床成功地制成人工髋关节用于制作接骨板、骨钉等固定器械 比不锈钢耐蚀性好 耐磨性是所有医用金属材料中最好的 植入人体时不产生明显的组织反应第二节 金属生物医学材料第二节 金属生物医学材料钴基合金应用整形外科：用于制造人工髋关节、膝关节以及接骨板、骨钉、关节扣钉等心脏外科：用于制造人工心脏瓣膜等 接骨板 人工髋关节 钛基合金Ti密度小，比强度（强度密度之比）高， 是不锈钢的3.5倍；Ti与氧反应形成的氧化膜致密稳定，有很好的钝化作用，因此， Ti合金具有很强的耐蚀性；对人体毒性小，密度小，弹性模量接近于天然骨，纯钛与钛合金植入物很少与周围组织反应，采用钛基合金
9、则有利于进一步提高植入金属材料的性能。各种人工关节，接骨板，牙根种植体，牙床，人工心脏瓣膜，头盖骨修复等应用第二节 金属生物医学材料 人造髋关节的头杆部分从股骨上端插进金属杆，杆头有一个金属头，它嵌在粘于髋骨窝中的一个塑料臼中。 人工关节感染示意图肉芽和脓液人工关节骨水泥第二节 金属生物医学材料银汞合金 主要成分:银、锡、铜、铅固定骨头的螺丝和夹板第二节 金属生物医学材料陶瓷生物医学材料第三节陶瓷是经高温处理工艺所制成的无机非金属材料 生物陶瓷结构中包含着键结合力很大的离子键和共价键，所以它不仅具有良好的机械强度、硬度，而且在体内难溶解，不易腐蚀变质，热稳定性好，便于加热消毒，耐磨性能好，不易
10、产生疲劳现象；陶瓷成形容易，可以根据使用要求，制成各种形态和尺寸；随着加工装备及技术的进步，现在陶瓷的切削、研磨、抛光等已是成熟的工艺。第三节 陶瓷生物医学材料 各类生物材料比较材料特性金属高分子陶瓷生物相容性不太好较好很好耐侵蚀性除贵金属外，多数不耐侵蚀，表面易变质化学性能稳定，耐侵蚀化学性能稳定，耐侵蚀，不易氧化、水解耐热性较好，耐热冲击受热易变形，易老化热稳定性好，耐热冲击强度很高差很高耐磨性不太好，磨损产物易污染周围组织不耐磨耐磨性好，有一定润滑性能加工及成形性能非常好，可加工成任意形状，延展性良好可加工性好，有一定韧性塑形性好，脆性大，无延展性第三节 陶瓷生物医学材料根据生物陶瓷材料
11、与生物体组织的关系，可以把它们分为三类：惰性生物陶瓷这种生物陶瓷在生物体内与组织几乎不发生反应或反应很小，例如氧化铝陶瓷和蓝宝石、碳、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷等；活性生物陶瓷在生理环境下与组织界面发生作用，形成化学键结合，系骨性结合。如羟基磷灰石等陶瓷及生物活性玻璃，生物活性微晶玻璃；可被吸收生物降解陶瓷这类陶瓷在生物体内可被逐渐降解，被骨组织吸收，是一种骨的重建材料，例如磷酸三钙等。第三节 陶瓷生物医学材料各种生物陶瓷在临床上的应用人工肌键和韧带种植齿、牙齿增高Al2O3陶瓷、生物活性玻璃及生物活性微晶玻璃、磷酸盐陶瓷PLA-碳纤维复合材料Al2O3陶瓷、氟聚合物/金属基复合材料、生物活性玻璃
12、、自固化磷酸盐水泥和玻璃水泥、活性涂层材料等Al2O3陶瓷、稳定ZrO2陶瓷、具有生物活性的表面涂层的相应材料等耳鼻喉代用材料能承受负载的矫形材料，用在骨科、牙科及颌面上第三节 陶瓷生物医学材料聚乳酸 生物玻璃、羟基磷灰石高凝血，摩擦系数小多用Al2O3陶瓷人工心脏瓣膜可供组织长入的涂层（心血管、矫形、牙修复）骨的充填料磷酸钙及磷酸钙盐粉末或颗粒脊椎外科生物活性玻璃或生物活性玻璃陶瓷眼各种生物陶瓷在临床上的应用第三节 陶瓷生物医学材料惰性生物材料氧化铝陶瓷视制造方法的不同，用于生物医学的氧化铝分为:单晶氧化铝、多晶氧化铝和多孔氧化铝三种；就多晶氧化铝而言，只有高纯度（99.5%）、高密度（3.
13、90g/cm3)、晶粒细小且均匀（平均晶粒尺寸7m)的氧化铝陶瓷才能显示出Al2O3作为生物陶瓷的优越性，即优良的生物相容性、摩擦系数小、耐磨损、抗疲劳、耐腐蚀等特性；同多晶氧化铝陶瓷相比，单晶氧化铝陶瓷的力学性能更为突出，单晶氧化铝在C轴方向具有相当高的抗弯强度（1300MPa），因而临床上应用于负重大、耐磨要求高的部位，但其加工比较困难。第三节 陶瓷生物医学材料采用多孔氧化铝则可较好的解决氧化铝陶瓷与骨头结合不好的问题，把氧化铝陶瓷制成多孔形态，使骨组织长入其孔隙而使植入体固定，保证了植入物与骨头的良好结合。但这样会降低陶瓷的机械强度，多孔氧化铝陶瓷的强度随空隙率的增加而急剧降低。因此，只
14、能用于不负重或负重轻的部位；为改善多孔氧化铝陶瓷植入体的强度，可采用将金属与氧化铝复合的方法，在金属表面形成多孔性氧化铝薄层，这种复合材料既能保证强度、又能形成多孔性。氧化铝的几个问题：1、与骨不发生化学结合，时间一长，与骨的固定会发生松驰；2、机械强度不十分高；等等第三节 陶瓷生物医学材料碳素材料碳素材料质轻而且具有良好的润滑性和抗疲劳特性，弹性模量与致密度与人骨的大致相同；碳材料的生物相容性好，特别是抗凝血性佳，与血细胞中的元素相容性极好，不影响血浆中的蛋白质和酶的活性；碳素材料在人体内不发生反应和溶解，生物亲和良好，耐蚀，对人体组织的力学刺激小。碳材料在1967年被开发并用做生物材料第三
15、节 陶瓷生物医学材料根据不同的生产工艺，可得到不同结构的碳素材料，主要的类型有三种：玻璃碳材料通过加热预先成型的因态聚合物使易挥发组分挥发掉而制得。材料的断面厚度一般小于7mm；将甲烷、丙烷等碳氢化合物通入硫化床中，在10002400热解、沉淀而得。沉积层的厚度一般为1mm；热解碳（LTI碳）用电弧等离子体溅射或电子束加热碳源而制取的各向同性的碳薄膜，其膜厚度一般在1m左右低温气相沉积碳碳素材料是用于心血管系统修复的理想材料，至今世界上已有近百万患者植入了LTI碳材的人工心脏瓣膜。碳纤维与聚合物相复合的材料可用于制作人工肌键、人工韧带、人工食道等；玻璃碳、热解碳可用于制作人工牙根和人工骨等。碳
16、素材料是用于心血管系统修复的理想材料，缺点是机体内长期存在会发生碳离子扩散，对周围组织造成染色，但尚未发现由此引发的对机体的不良影响。应用可吸收生物陶瓷一种暂时性骨代替材料，植入人体后材料逐渐被吸收，同时新生骨逐渐长入而替代之，这种效应称之为降解效应，具有降解效应的陶瓷材料称为可吸收生物陶瓷；主要应用为脸部和额部的骨缺损、填补牙周的空洞，还可作为药物的载体；最早应用的生物降解材料是石膏，石膏的相容性虽好，但吸收速度太快，通常在新骨未长成就消耗殆尽而造成塌陷。生物活性陶瓷包括各种生物活性玻璃及羟基磷灰石等磷酸盐材料；羟基磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2）简称HA，因为HA占人体骨组成的70
17、-97%，所以修复骨组织HA较金属和聚合物具有更好的效果；HA植入骨组织后，通过外延生长和骨产生牢固的化学键结合，即骨性结合；在生物体中，与骨组织形成紧密的化学键结合层，这种键结合层能阻挡种植体材料被腐蚀，具有极好的耐久力抗疲劳性能。第三节 陶瓷生物医学材料生物活性玻璃陶瓷又称为生物活性微晶玻璃，这是一类含有磷灰石微晶相的陶瓷材料；这类材料能与自然骨形成化学键结合；生物活性玻璃陶瓷的制备工艺较简单，首先是通过混料和熔化得到均质玻璃熔体，然后根据对制品性能的要求选择不同的成型方式制成植入体，如浇注成型法、粉末烧结法；在临床实践上，生物玻璃已成功地用于做听骨、胯骨、脊椎及骨的填充物；磷灰石层与骨的
18、结合，是生物活性材料的本质。第三节 陶瓷生物医学材料可治疗癌症的生物陶瓷 例如:由LiFe3O5和-Fe2O3与Al2O3-SiO2-P2O5玻璃体复合材料制得的高密度玻璃具有热磁性。将上述玻璃微珠注射在肿瘤的周围，并置于频率10kHz、磁场强度达500 Oe的交变磁场中，通过磁滞损失，使肿瘤部位加热到43以上，达到有效治疗癌症，并且骨组织的功能和形状均得到恢复。生物陶瓷不仅可用来替代损伤的组织，还可以通过原位杀死癌细胞，消除被损伤的组织使其康复，而不必切除受损害的组织；生物陶瓷的生物相容性与铁磁性，可作为治疗癌的热源.第三节 陶瓷生物医学材料生物医用高分子材料第四节指用于生物体或治疗过程的高
19、分子材料按来源可分为：天然高分子材料和人工合成高分子材料强度与硬度较低，可作为软组织替代物；不发生生理腐蚀；制作上易于成型优点缺点可能会因体液或血液中的多种离子、蛋白质和酶的作用而导致聚合物断链、降解；耐磨损、蠕变等性能也不如金属材料。第四节生物医用高分子材料药物的控制释放体系药物释放体系（DDS-Drug delivery system) 在固定的时间内，按照预定的方向向体内或体内某部位释放药物，并且在一段时间内使药物的浓度维持在一定的水平.第四节 生物医用高分子材料储存器型DDS：将药物微粒包裹在高分子膜材里，药物微粒的大小可根据使用目的调整，粒径可从微米到纳米；基材型DDS：将药物包埋于
20、高分子基材中，此时药物的释放速率和释放分布可通过基材的形状、药物在基材中的分布以及高分子材料的化学、物理和生物学特性控制。药物释放的类型第四节 生物医用高分子材料用于药物释放体系的高分子材料常见的水凝胶有聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷或聚乙二醇等合成材料及一些天然水凝胶；水凝胶的生物相容性好，孔隙分布可控；通常天然高分子（多糖和蛋白质）可为酶或微生物降解，而合成高分子的降解是由可水解键的断裂而进行的；不同的可生物降解聚合物的降解速度不同，因此，可方便的控制药物释放的时间。常用的有：水凝胶、生物降解聚合物、脂质体等第四节 生物医用高分子材料控制释放的生物活性物质半衰期短、毒副作用大的药
21、物蛋白质和多肽药物基因和疫苗第四节 生物医用高分子材料控释药物的剂型与技术口服注射制剂植入制剂喷雾剂经皮给药粘膜贴剂缓释技术靶向技术纳米技术智能控制释放第四节 生物医用高分子材料用于人工器官和植入体的高分子材料在医学上高分子材料不仅被用来修复人体损伤的组织和器官，恢复其功能，而且还可以用来制作人工器官来取代全部或部分功能；用医用高分子材料制成的人工心脏可在一定时间内代替自然心脏的功能，成为心脏移植前的一项过渡措施；人工肾可维持肾病患者几十年的生命；用有机玻璃修补损伤的颅骨已得到广泛采用；用高分子材料制的隐形眼镜片，既矫正了视力又美观方便。应用第四节 生物医用高分子材料用 途材 料用 途材 料肝
22、脏赛璐珞、PHEMA心脏嵌段聚醚氨酯弹性体、硅橡胶肺硅橡胶、聚丙烯空心纤维人工红血球全氟烃胰脏丙烯酸酯共聚物胆管硅橡胶肾脏铀氨法等再生纤维素、醋酸纤维素、聚丙烯腈等关节、骨超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、尼龙、硅橡胶肠胃片段硅氧烷类皮肤火棉胶、涂有聚硅酮的尼龙织物、聚酯人工血浆羟乙基淀粉、聚乙烯吡咯酮血管聚酯纤维、聚四氟乙烯、SPEU角膜PMMA、PHEMA、硅橡胶耳及耳膜等硅橡胶、丙烯酸基有机玻璃、聚乙烯玻璃体硅油（PVC、聚亚胺酯）喉头聚四氟乙烯、聚硅酮、聚乙烯气管聚四氟乙烯、聚硅酮、聚乙烯、聚酯纤维面部修复丙烯酸基有机玻璃食道聚硅酮、聚氯乙烯（PVC）鼻硅橡胶、聚乙烯乳房硅聚酮腹膜聚硅酮
23、、聚乙烯、聚酯纤维尿道硅橡胶、聚酯纤维缝合线聚亚胺酯医学上应用的部分高分子材料人工关节例如：德国产品 UHMWPE材料ISO5834-2ASTM F648可用为人工关节、人工骨骼植入人体极低的能耗第四节 生物医用高分子材料人工股骨下部人工膝盖骨人工胫骨上部临床应用 关节炎外伤及肿瘤股骨、 胫骨、 膝盖骨完整的膝盖造形术人工股骨头和颈人工髋臼（即 关节窝、 吸盘）人工髋关节植入是骨外科及整型外科应用中最成功的范例之一，其数量惊人。全臀关节造形术全臀关节造形包括：股骨、吸盘、轴肩关节植入已开展多年，但其市场规模的发展不如膝关节和臀关节快肩关节造形术脊椎骨The spine gives the bo
24、dy structure and support and protects the spinal cord. It is affected by a variety of pathologies with a corresponding host of treatmentscervicalthoraciclumbarsacro pelvic目前脊椎固定技术New devices, implantable from a variety of approaches (anterior, posterior, lateral, oblique), continue to emerge, making
25、 spine one of the fastest growing segmentsFUSION IMPLANTS Lateral view of total disc replacement (metal, polymer)Posterior view of posterior dynamic non-fusion system (metal, polymer)Axial view of interbody fusion spacer placement (metal, polymer, bone)Posterior view of metallic fusion hardware (scr
26、ews, hooks, plates, rods)Posterior (rotated) view of facet replacement device (metal)NON-FUSION IMPLANTS Lateral view of fusion construct with interbody spacers & posterior hardwareIM Nail SystemHip Fracture Compression PlateBone fragment plate骨架固定珊瑚骨修复材料第四节 生物医用高分子材料 组织工程用生物材料 组织和器官损伤或缺陷常规治疗移植(人或异种
27、移植)外科修复人工假体、机械装置第五节组织工程的方法 以天然、合成或半合成的组织器官进行模仿，赋予其功能。第五节 组织工程用生物材料组织工程相关材料与技术材 料技 术人工细胞外基质大量细胞分离、培养、保存技术细胞生长因子释放载体细胞共培养或分化技术免疫隔离膜材（水凝胶）细胞生长因子生产技术确保空间用膜控制释放技术生物降解材料生物系统技术细胞组建材料功能评价技术第五节 组织工程用生物材料人工皮肤硅橡胶 -表皮膜 – 皮肤内层第五节 组织工程用生物材料治疗过程Source: Integra LifeSciences CorporationSource: Integra LifeSciences C
28、orporation双层人工皮肤第五节 组织工程用生物材料组织工程人工骨缺损修复示意图第五节 组织工程用生物材料第五节 组织工程用生物材料生物材料的制备如何解决材料与人体的相容性第六节一、羟基磷灰石生物材料的制备水溶液沉淀法，用于大量制作HA粉体。固相反应法，即高温下通过固相反应合成。烷氧化物法助溶剂溶剂法制备方法水热法：制备大的HA单晶第六节 生物材料的制备二.组织工程支架材料的制备方法目前，有很多的制备方法:1.纤维连接法利用组织工程技术制得的器官或组织具有生物活性，能很好的与人体相容，具有被取代受损器官的功能。由组织工程制得的器官常常需要制备一个临时性的多孔支架，其功能是指导种植的细胞或
29、迁移到支架周围的细胞生长或繁殖。利用聚合物的溶解或熔融，将聚乳酸二氯甲烷溶液灌注到聚乙交酯网状纤维上，经热处理后，制成聚乙交酯增强的网状支架。此法制成的支架，有较大强度和比表面积，但无法调节和控制孔隙率。第六节 生物材料的制备2.溶剂浇铸和孔隙制取法将细粉状氯化钠分散到聚乳酸氯仿溶液中，然后在玻璃板上浇铸成膜，用水将氯化钠提取出来，制成孔隙，溶剂挥发后得到多孔膜。此法可以控制孔隙率和孔径。缺点：只能制备膜材，无法获得三维空间支架。3.层压膜法用溶剂浇铸法制成多孔膜后，再将其层压成具有三维空间支架，然后按设计的几何形状切割，即按解剖学制成可降解的聚乳酸或其共聚物支架。用途：软骨或骨的修复第六节
30、生物材料的制备4.熔融膜压法将聚合物加热熔融后加压制成膜材。聚乙丙交酯聚合物用熔融膜压法制三维多孔性支架时所用的制孔剂为明胶微球或其它水溶性物质。用水提取制孔剂后，得到多孔性支架。此法可用于以聚乙交酯或聚乳酸为原料的支架制备。第六节 生物材料的制备5.纤维增强法 设计骨再生支架，首先要设计三维多孔性、形状不规则的聚合物支架，其次要求其具有高强度，能承受骨应力，直到长出新骨。可用溶剂浇铸法将羟基磷灰石与制孔剂和聚合物溶液混合均匀，然后将溶液挥发，制成增强的多孔膜，再经层压制成三维多孔结构支架。用羟基磷灰石纤维增强的聚合物多孔支架与未增强的材料相比，其抗压强度显著增强。6.相分离法将聚合物溶于溶剂
31、，加入活性分子，冷却后形成液-液相，急冷，令其固化，再升华除去溶剂，可得到含有活性因子的多孔性支架。相分离法是制备支架的一种新方法。支架中引入的活性物质植入人体后进行释放，对组织的生长和细胞的功能都有巨大作用，制造多孔性聚乳酸支架时为了使活性物质避免化学、高温的恶劣环境，可采用本法。7.原位聚合法在需要原位修补损伤部位（如手术进行中）时，可将单体置于损伤处进行聚合。为制成多孔性固化材料，可在聚合体进行交联反应时加入氯化钠，形成的孔道能使组织长入，为了促进骨的生长，可加入三磷酸钙或其它骨诱导剂。聚富马酸丙稀酯是生物降解材料，待新骨生长后材料逐渐降解并从体内排除。第六节 生物材料的制备三.金属表面
32、生物活化医用材料的制备第六节 生物材料的制备由于医用金属材料的结构和性质与骨组织相差很大，通常不能像生物活性材料那样与骨组织发生化学键性结合，此外，由于金属与骨组织的弹性模量相差悬殊，植入体生物力学相容性欠佳，易产生应力集中和骨吸收不良后果。为了赋予金属材料以生物活性，常用各种工艺技术进行表面活化处理：直接在金属材料表面涂覆HA或其它磷酸盐涂层，或是使金属处理后置于生理环境或模拟生理环境，在表面诱导HA形成。表面活性处理后，金属骨替换材料既保持了金属材料高的力学强度，又有生物活性。三.金属表面生物活化医用材料的制备医用金属的活化方法物理方法电化学方法化学方法浸涂法烧结法物理气相沉淀法等离子喷涂
33、法离子溅射法离子注入法磁控溅射法脉冲激光法阴极沉淀法阳极氧化法电泳法电化学结晶法钛酸酯法甘油磷酸盐法双氧水法溶胶-凝胶法碱处理法酸、碱两步法表面诱导矿化法酸处理法第六节 生物材料的制备上述各种方法的应用主要包括两类: (1)针对钛和钛合金进行特有的生物活化处理，即在钛表面制备活性二氧化钛层。 （2）在医用金属材料表面上涂覆HAP或其他磷酸盐涂层。(一）钛和钛合金的生物活化处理 钛表面的二氧化钛是致密的钝化层，诱导磷酸盐沉积的能力极差。改进但若表面二氧化钛被生物活性化，它们能与骨组织形成骨键合。第六节 生物材料的制备活化方法主要有以下几种： 阳极氧化法：以钛合金作电解阳极，含少量水的硝酸钠甲醇溶液为电解液。溶胶-凝胶法：在钛和钛合金表面制备钛凝胶，使钛具有一生物活性。碱处理法：将钛或钛合金置于NaOH或KOH溶液1h24h，清洗、干燥后进行热处理，然后浸入37和SBF中14周，在钛或钛合金表面形成含HA的梯度结构层。酸
