3.051/BE.340 第二十讲用于器官取代的生物材料 器官替代的治疗方法 1.移植 人供体和动物供体的器官或组织替代 同种异体移植一人供体(例如,肾脏,肝脏,心脏) 异种移植一动物供体(例如,猪动脉瓣膜) 病人可终身完全恢复丧失的功能 缺点 存在排异的可能性一免疫系统的攻击 免疫药物的副作用(类固醇) 有限的供源 自体移植 供体亦是受体 举例:皮肤移植,神经移植,胸部重建,冠状静脉管或冠状动脉替代管(~300,000 每年在美国) 优点: 病人可终身恢复全部丧失的功能 无排斥反应 缺点: 可行的自体供体有限性 在供体处留下创伤/疤痕
1 3.051/BE.340 第二十讲 用于器官取代的生物材料 器官替代的治疗方法 1． 移植 人供体和动物供体的器官或组织替代 同种异体移植—人供体（例如，肾脏，肝脏，心脏） 异种移植—动物供体（例如，猪动脉瓣膜） 优点： z 病人可终身完全恢复丧失的功能 缺点： z 存在排异的可能性—免疫系统的攻击 z 免疫药物的副作用(类固醇) z 有限的供源 2． 自体移植 供体亦是受体 举例：皮肤移植，神经移植，胸部重建，冠状静脉管或冠状动脉替代管（～300，000/ 每年在美国） 优点： z 病人可终身恢复全部丧失的功能 z 无排斥反应 缺点： z 可行的自体供体有限性 z 在供体处留下创伤/疤痕
3.051/BE.340 3.再生组织器官 在支架(合成的活胶原基材料,常用可吸收性的)上生长的细胞提供修复的功能(例 如:皮肤和软骨) 优点 无供体/自供体组织不足的限制 病人可终身修复功能(理论上) 缺 尚未解决的完整组织再生的生物复杂性 可能的免疫反应,这要根据细胞来源而定 4.永久性植入物 用合成材料(例如,髖部修复,大于200,000每年在美国,许多中设计)制成的 修复装置 吸盘:用超高分子量 聚乙烯(2M道尔顿) 股干骨:钴铬,钛, 作衬里的金属 不锈钢) 股骨头部:钴铬, 钛,三氧化二铝 PMMA骨水泥:粘合 剂,减震 (选择:金属珠或HAp涂 层:骨向内生长) 大腿骨
2 3.051/BE.340 3． 再生组织/器官 在支架（合成的活胶原基材料，常用可吸收性的）上生长的细胞提供修复的功能（例 如：皮肤和软骨） 优点： z 无供体/自供体组织不足的限制 z 病人可终身修复功能（理论上） 缺点： z 尚未解决的完整组织再生的生物复杂性 z 可能的免疫反应，这要根据细胞来源而定 4． 永久性植入物 用合成材料（例如，髋部修复，大于 200，000/每年在美国，许多中设计）制成的 修复装置 吸盘：用超高分子量 聚乙烯（2M 道尔顿） 作衬里的金属 股干骨：钴铬，钛， 不锈钢） 股骨头部：钴铬， 钛，三氧化二铝 PMMA 骨水泥：粘合 剂，减震 大腿骨 (选择：金属珠或 HAp 涂 层：骨向内生长)
3.051/BE.340 优点 无供体受限性 不被标准的补体机制所排斥 缺点: ●器官功能不会全部修复 例如:整形外科的替代修复 骨髓的缺损 无再生能力 减少活动范围 常常要被再次替换 慢性炎症 例子:聚乙烯磨损碎片→免疫反应→骨损害 机械性能丧失 例子:水泥的松动 一些其他的长效副反应 应力屏蔽:大腿骨和骨干股之间的模量不匹配 →周围骨的载荷不平衡 →骨质疏松(骨吸收快于骨沉积) 增加了再次骨折的可能性 很明显,械性能在材料选择时起着至关重要的作用
3 3.051/BE.340 优点： z 无供体受限性 z 不被标准的补体机制所排斥 缺点： z 器官功能不会全部修复 例如：整形外科的替代修复 - 骨髓的缺损 - 无再生能力 - 减少活动范围 z 常常要被再次替换 - 慢性炎症 例子：聚乙烯磨损碎片⇒ 免疫反应 ⇒ 骨损害 - 机械性能丧失 例子：水泥的松动 z 一些其他的长效副反应 应力屏蔽：大腿骨和骨干股之间的模量不匹配 ⇒ 周围骨的载荷不平衡 ⇒ 骨质疏松(骨吸收快于骨沉积) ⇒ 增加了再次骨折的可能性 很明显，机械性能在材料选择时起着至关重要的作用
3.051/BE.340 生物材料应用中需考虑的机械性能 抗挠性 强度 刚性 硬度 我们需测试这些材料的性能指标使它们量化 ·抗疲劳性(尤其是往复运动) ●断裂强度 我们来定义一些在上下文中出现的单轴受载的名词 F=外加作用力 A=面积 (∝F) “弹性”形变 (可恢复) 骨折 塑性”形变 (不可恢复)
4 3.051/BE.340 生物材料应用中需考虑的机械性能 z 抗挠性 z 强度 z 刚性 z 硬度 我们需测试这些材料的性能指标使它们量化 z 抗疲劳性(尤其是往复运动) z 断裂强度 z 耐磨性 我们来定义一些在上下文中出现的单轴受载的名词： F=外加作用力 A=面积 “弹性”形变 （可恢复） “塑性”形变 （不可恢复） 骨折
3.051/BE.340 X 6=F/A (N/m=Pa) 拉力试验缩颈(现象) B 刚性 E 生物材料举例: 固定钢板(不锈钢,钴铬,钛)(B) 血管修补:编织的涤纶或膨体聚四氟乙烯(B) 凝胶:HEMA(C 胸部植入物:硅树脂(C) ●齿科植入物(铝)(A)
5 3.051/BE.340 ε=δ/Lo 生物材料举例： z 固定钢板（不锈钢，钴铬，钛）（B） z 血管修补：编织的涤纶或膨体聚四氟乙烯（B） z 凝胶：HEMA（C） z 胸部植入物：硅树脂（C） z 齿科植入物（铝）（A） δ=F/A (N/m2 =Pa) UTS YS 拉力试验缩颈(现象) 刚性