生物医用复合材料的研究进展

７８生物医用复合材料的研究进展２０１２年３月

生物医用复合材料的研究进展

于成，赵卫生，贾伟

（北京玻钢院复合材料有限公司，北京

１０２１０１）

摘要：生物医用复合材料在当今已得到了飞速发展。本文按基体材料的分类分别介绍了陶瓷基、金属基、高分子基生物医用复合材料的发展情况，指出碳纤维复合材料作为具有优异性能的材料在未来医疗领域将得到飞速发展。

关键词：陶瓷基；金属基；高分子基；碳纤维中图分类号：ＴＢ３３２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００３—０９９９（２０１２Ｊ０２—００７８—０４

生物医用复合材料（ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ

ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅ—

够的力学强度和柔韧性，能够承受生物的机械作用力，选用的医用材料要与生物组织的拉伸弯曲强度和模量、硬度以及耐磨性能相一致；④具有优良的防

菌性能、工艺成型性能，不会因加工困难而使其应用受到限制¨Ｊ。

ｒｉａｌｓ）是采用多种不同特性的材料，通过相应的工艺

方法复合而成，可用于对生命体进行诊断医疗、修复或替换生命体病变的器官组织以及改善器官组织功能的高新材料。它是研究人工器官和医疗设备的基础，己成为复合材料专业的重要分支。通过长时间的临床应用可以看出，传统应用的金属、高分子材料是不具备生物活性的，并且与器官、组织的结合不牢

固，由于生理环境的影响，在上述材料植入体内后，

２生物医用复合材料的分类和研究

现状

根据基体材料的不同，可将生物医用复合材料

大致分为金属基、陶瓷基和高分子基复合材料三类。通过相应的工艺成型方法将各类材料制作成不同医学应用领域的生物复合材料。２．１金属基生物医用复合材料

会导致金属离子或者单体的游离，对生命体造成不

良影响。同时，虽然陶瓷材料具有相对稳定的化学性能和较好的生物相容性，并且拥有优良的耐压性

能、耐磨擦性能和耐生物腐蚀性能，但是这类材料的弯曲强度较低、弹性模量大、耐疲劳性能差，在生理环境中易受破坏，只适用于不承力结构环境中。因此，单一材料不能很好地满足临床应用的要求。生

物医用复合材料通过相应的工艺可制作出与生物组

金属基生物医用复合材料，例如不锈钢、钛合金等，与传统医学材料相比，金属基医用复合材料的力

学强度高、柔韧性优良、耐疲劳性能好、成型工艺优

异。但单一的金属材料在生理环境的应用中面临着

腐蚀的重要问题，金属离子若向生物组织扩散将会

织的结构和性质都类似的替代材料，且其工艺设计

性多样化。随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，

引起毒副作用，而自身性质的退化易导致植入失效。

因此一种即不易腐蚀又有很好的生物相容性的金属

生物医用复合材料已开始成为各国研究的热点。

ｌ

生物医用复合材料的选择要求

由于人体复杂的生理环境，植人体内的医用材

基生物医用复合材料是科研人员所要研发的新型

材料。

谈到金属医用材料，首当其冲人们会想起钛基

料将会受到长期的物理、化学等生物因素的影响以及各生物组织或器官间普遍存在着很多的动态的相互作用，所以生物医用材料需要满足以下要求：①具有优良的组织和物理相容性；②具有优良的化学稳

定性，即医用材料的结构或性质不因生物环境的作用而发生变化，同时医用材料不能引起生物体的排

材料。金属钛医用材料由于其高的强度、韧性以及良好的工艺成型而被广泛用于人工骨、人工关节、齿根材料等。对钛进行表面改性获得的钛基涂层复合材料，既具有足够的强度和韧性，又具有良好的生物相容性，被认为是目前综合金属材料和其它材料各自优点的最有效途径之一。Ｍｉｌｅｌｌａ等旧。采用溶胶一

斥反应；③具有优良的机械性能，即医用材料要有足

收稿日期：２０１１．１２．１３

作者简介：于成（１９８５．），男，学士，助理工程师，主要从事复合材料方面的研究。

。ＦＲＰ／ＣＭ

２０１２．Ｎｏ．２：

万方数据

２０１２年第２期玻璃钢／复合材料

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凝胶技术，通过在钛酸酯的醇溶液中加入少量水，使酯水解聚合成聚合胶体。在此溶液中浸提试样，干燥并经高温热处理，在钛和钛合金表面制备钛凝胶。如果在二氧化钛溶胶中加入钙盐和磷酸酯，可制得含钙和磷的复合涂层。选用不同的Ｃａ／ＷＴｉ配比，

多次浸提，涂层各成分则呈梯度分布。涂层与基体

间是磷酸钙与钛胶的中介层，钙磷的浓度由外到里逐渐减少，而钛的含量正好相反。在植入人体以后

表现出良好的生物相容性。朱明刚等¨Ｊ同样采用溶

胶．凝胶法，由质量比为２．８６：１的硝酸钙和磷酸三甲脂配制的溶胶液，通过多次涂敷、烧结，在金属钛表面支撑了孔隙率为１２％的ＨＡ生物涂层。层间形成一个Ｔｉ、Ｃａ、Ｐ的成分过渡区，拉伸实验表明，界面结合强度为２８ＭＰａ。

同时，医用钛合金在临床上也得到了广泛应用。

苏向东等Ｈ１对ＮｉＴｉ …… 此处隐藏：5982字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……