Aplicación y desarrollo de biomateriales
La biocompatibilidad incluye principalmente la compatibilidad sanguínea y la compatibilidad tisular. El material no debe tener reacciones adversas en el cuerpo humano, ni coagulación ni hemólisis, ni inflamación, rechazo ni carcinogénesis en los tejidos vivos.
⑵Propiedades mecánicas
Los materiales deben tener propiedades mecánicas apropiadas, como resistencia, dureza, tenacidad y plasticidad, para cumplir con requisitos médicos como resistencia al desgaste, resistencia a la presión, resistencia al impacto, resistencia a la fatiga y flexión. Requerir.
(3) Antienvejecimiento biológico
El material debe tener una buena estabilidad química en el cuerpo y poder usarse durante mucho tiempo, es decir, mientras ejerce su función médica. Debe ser resistente a la corrosión biológica y al envejecimiento biológico.
⑷Formabilidad
Fácil de formar y procesar, asequible. Según la función del material:
*1, materiales compatibles con la sangre como válvulas artificiales, tráqueas artificiales, corazones artificiales, membranas de separación plasmática, adsorbentes para hemoperfusión y sustratos de cultivo celular. ;
*2. Materiales compatibles con tejidos blandos, como lentes de contacto, lentes intraoculares, polisiloxano, poliaminoácido y otros materiales poliméricos. , utilizado en piel artificial, tráquea artificial, esófago artificial, uréter artificial, reparación de tejidos blandos y otros campos;
*3 Materiales compatibles con tejidos duros, como metal médico, polietileno, biocerámica, articulaciones, dientes y otros huesos;
*4. Materiales biodegradables, como quitina, ácido poliláctico, etc. , utilizado para suturas, portadores de medicamentos, adhesivos, etc. ;
*5. Péptidos de fármacos poliméricos, insulina, vacunas sintéticas, etc. , para diabetes, enfermedades cardiovasculares, cáncer e inflamación.
Clasificación por fuente de material:
*1, materiales autólogos
*2, órganos y tejidos alogénicos;
*3, alogénicos órganos y tejidos;
*4. Materiales sintéticos;
*5 Materiales naturales
Según composición y propiedades se divide en:
>* 1. Materiales metálicos biomédicos
* 2. Materiales poliméricos médicos
* 3. Materiales médicos inorgánicos no metálicos
Materiales metálicos médicos biológicos
Los excelentes materiales metálicos biomédicos incluyen acero inoxidable médico, aleaciones a base de cobalto, titanio y aleaciones de titanio, aleaciones con memoria de forma de níquel-titanio, metales preciosos como oro y plata, amalgama, tantalio, niobio y otros metales. aleaciones.
(1) Acero inoxidable médico
Tiene cierta resistencia a la corrosión, buenas propiedades mecánicas integrales y tecnología de procesamiento simple. Es el material metálico biomédico más utilizado.
Los tipos de acero más utilizados incluyen US304, 316, 316 L, 317, 317L, etc.
Después de implantar acero inoxidable médico en un cuerpo vivo, se producirá corrosión por picaduras y, ocasionalmente, se producirá corrosión por tensión y fatiga por corrosión. La esterilización preclínica, el electropulido y la pasivación del acero inoxidable médico pueden mejorar la resistencia a la corrosión.
El acero inoxidable médico se utiliza mucho en ortopedia y odontología.
(2) Aleaciones a base de cobalto
Las aleaciones a base de cobalto generalmente permanecen en estado pasivado en el cuerpo humano. En comparación con el acero inoxidable, la película de pasivación de la aleación a base de cobalto es más estable y tiene mejor resistencia a la corrosión. Entre todos los materiales metálicos médicos, tiene la mejor resistencia al desgaste y es adecuado para fabricar implantes de larga duración con cargas internas severas.
En ortopedia, se utiliza para fabricar articulaciones artificiales de cadera y rodilla, así como placas óseas, clavos óseos, sujetadores articulares y espículas óseas. En cirugía cardíaca, se utiliza para crear válvulas cardíacas artificiales.
(3) Titanio médico y aleaciones de titanio
No solo tiene buenas propiedades mecánicas, sino que también tiene buena biocompatibilidad en entornos fisiológicos. Debido a su pequeño peso específico y su módulo elástico más cercano al hueso natural que otros metales, se usa ampliamente en la fabricación de diversas articulaciones artificiales, como rodillas, codos y hombros. Además, las aleaciones de titanio se utilizan en el sistema cardiovascular. La resistencia al desgaste de la aleación de titanio no es ideal y se produce un fenómeno de mordida, lo que limita su ámbito de aplicación.
Polímeros biomédicos
Según los objetos de aplicación y las propiedades físicas de los materiales, se dividen en materiales de tejido blando, materiales de tejido duro y materiales biodegradables. Puede satisfacer ciertas necesidades de los tejidos y órganos humanos, por lo que ha recibido una amplia atención en medicina. Se han utilizado docenas de materiales poliméricos como materiales para implantes humanos.
*Materiales de tejidos blandos: Por ello, se utilizan principalmente como materiales de tejidos blandos, especialmente membranas y tubos para órganos artificiales. Se pueden utilizar membranas de polietileno, membranas de PTFE, membranas y tubos de caucho de silicona para fabricar pulmones, riñones, corazones, laringes, tráqueas, conductos biliares y córneas artificiales.
La fibra de poliéster se puede utilizar para fabricar vasos sanguíneos, peritoneo, etc.
*Materiales de tejido duro: polímero acrílico (es decir, cemento óseo), policarbonato, polietileno de peso molecular ultraalto, polimetilmetacrilato (PMMA), nailon, caucho de silicona, etc. Se puede utilizar para fabricar huesos y articulaciones artificiales.
*Materiales degradables: El poliéster alifático tiene propiedades biodegradables y se ha utilizado para suturas quirúrgicas aceptables.
Materiales biomédicos inorgánicos no metálicos
Los materiales biológicos inorgánicos incluyen principalmente biocerámicas, biovidrio y materiales de carbono médicos.
Las biocerámicas se pueden dividir en:
(1) Biocerámicas casi inertes, como biocerámicas de alúmina, biocerámicas de circonio y vidrio de borosilicato;
⑵ Tensioactivos. biocerámicas, como biocerámicas a base de fosfato de calcio y cerámicas de vidrio bioactivas.
(3) Biocerámicas absorbibles, como biocerámicas de metafosfato tricálcico y biocerámicas de sulfato de calcio;
La cerámica de vidrio biológicamente activa puede reaccionar químicamente con los fluidos corporales después de ser implantada en un cuerpo vivo para formar una capa de apatita a base de antílope en la superficie del tejido. Por lo tanto, puede usarse en raíces de dientes artificiales. Coronas, materiales de relleno óseo y materiales de recubrimiento.
En comparación con el hueso natural, la cerámica de vidrio bioactiva tiene mayor resistencia, pero poca tenacidad, alto módulo elástico, fácil fractura frágil en un entorno fisiológico, poca resistencia a la fatiga y no se puede utilizar directamente en aplicaciones de carga a gran escala. -rodamiento de hueso artificial.
Material de carbono médico: tiene un módulo elástico cercano al del hueso natural.
Los materiales de carbono médico tienen el mejor rendimiento ante la fatiga y su resistencia no disminuye con la carga cíclica. La acumulación desordenada de materiales de carbono proporciona una resistencia al desgaste ideal.
Los materiales de carbón médico son relativamente estables, casi inertes y biocompatibles en entornos fisiológicos. No provocan reacciones de coagulación ni hemólisis, por lo que son especialmente adecuados para su uso en entornos fisiológicos.
Los materiales de carbono medicinal se han utilizado ampliamente en la reparación de sistemas cardiovasculares, como válvulas cardíacas artificiales y vasos sanguíneos artificiales. También se puede utilizar como material de recubrimiento para metales y polímeros.
Composites biomédicos
Los composites biomédicos están compuestos por dos o más materiales diferentes.
Según el material base, se divide en materiales compuestos biomédicos como matriz polimérica, matriz cerámica y matriz metálica.
Según la forma y prestaciones del refuerzo, se puede dividir en refuerzo de fibras, refuerzo de partículas y materiales compuestos biomédicos rellenos de sustancias bioactivas.
En función de la reacción entre el tejido y los materiales provocada por la implantación del material, se pueden dividir en materiales compuestos biomédicos bioinertes, bioactivos y absorbibles.