我国生物医用纳米材料亟待突围

正春节后,生物医用材料领域不断取得新进展。不久前,中科院金属研究所首次在国际上提出金属材料生物功能化的特殊作用,成功开发出含铜抗菌医用金属新材料;中科院宁波材料技术与工程研究所开发出一种新型羟基磷灰石-石墨烯纳米复合生物材料,解决了陶瓷材料的增韧问题,快速促进骨组织固定。     

医用金属材料生物功能化方面取得多项新成果

正中科院金属所杨柯研究员领导的生物材料研究团队近两年来在医用金属材料生物功能化方面陆续取得了系列含铜抗菌不锈钢及相关植入产品、新型不锈钢心血管支架材料等一系列新成果,处于国际领先水平,部分已申请国家专利并将进入临床应用。中科院金属所杨柯研究员领导的生物材     

生物医用钛合金的新进展

1引言 钛及其合金由于具有良好的耐蚀性能、机械性能和生物相容性,因而用作人工髋关节和人工齿根等硬组织替代材料,是较理想的生物材料.金属材料适合用作硬组织替代材料,而在生物医用金属材料中,金属钛及其合金因其生物相容性最佳而引人注目.     

医用镁金属材料的研究进展

镁及其合金具有优良的综合力学性能、与人体良好的生物相容性能以及生物可降解吸收等特点,有望成为一类新型医用植入材料.综述了镁金属作为医用植入材料的研究发展现状,分析了其应用上的优势与不足,对医用镁金属的表面改性技术进行了简单的论述,并对其作为医用植入材料的发展前景进行了展望.     

医用钛及钛合金表面改性技术的研究进展

随着现代医学和材料科学的快速发展,植介入治疗技术在临床的应用越来越广泛。作为植入医疗器械的重要材料,医用钛及钛合金已广泛应用于骨科、口腔科等临床医学领域。然而,钛元素活泼的化学特点使得医用钛及钛合金的表面极易形成一层惰性的钝化膜,虽然具有优异的耐蚀性能,但是其表面不具有生物活性,从而影响了植入器械与软硬组织的结合。此外,医用钛及钛合金作为关节器械,其在体液环境下的摩擦磨损性能不佳,磨损情况下的腐蚀也不理想,因此亟需有效的改性技术来改善医用钛及钛合金的表面性能。基于此,本文针对近期开展的医用钛及钛合金表面改性技术研究,综述了物理气相沉积、等离子喷涂、离子注入、激光熔覆、溶胶-凝胶合成等表面改性手段在改善医用钛及钛合金表面性能的研究现状,并对医用钛及钛合金表面改性技术的研究进行了展望。     

生物医用材料表面高分子基涂层的功能化构筑

生物医用材料是为生物和医用相关领域使用而设计并制备的功能材料。随着社会的快速发展,人们对生活水平的要求相应提高,并伴随着医疗水平的不断提高和材料科学领域的高速发展,生物医用材料在人类社会生活中的应用越来越广泛。例如,在过去的几十年里,人工髋关节和膝关节植入物的数量显著增加;血管支架、心脏瓣膜、血管移植物和其他植入装置被广泛用于挽救生命和提高患者的生活质量;各种非植入的、短期使用的导管和固定螺钉等生物医用装置也在临床中广泛使用。生物医用材料作为一种人类生命和健康密切相关的功能材料,应当满足良好的生物相容性和具有一定的生物功能性,例如不会引起生理系统的严重排斥等。当生物材料与生命体例如细胞、组织、微生物等相接触时,材料的表面首当其冲,因此其在生物材料的综合性能中扮演着极为关键的角色。通过对材料表面做一定的处理或特定修饰,改变材料表面物理、化学或生物性能,就有可能在材料表面引发特殊的生物反应,促进或影响材料与生物体之间的作用,从而有可能获得促进细胞活性、组织修复或再生的功能。因此,生物材料的表面功能化研究已成为生物医用材料研究和发展的一个热点和重要领域。近年来,抗菌功能、药物负载以及细胞行为调控等功能是生物材料表面功能化构筑的重要研究方向,在材料表面构筑各种功能涂层是重要的策略之一。在抗菌涂层方面,经典的研究集中在抗黏附、接触杀菌以及释放杀菌分子的设计上,但新型的抗菌策略也不断发展,例如光热杀菌以及动态响应抑菌等。在药物负载传递方面,层层组装技术是一种被用来制备各种药物涂层的重要技术手段,组装单元的多样性为层层组装构建药物控释涂层的多样化提供了良好的基础。在细胞行为调控方面,基于层层组装的材料表面理化性能调控以及生物活性分子的固定,能够对包括黏附、铺展、迁移、增殖分化等细胞行为产生关键性的影响。本文归纳了当前生物医用材料表面功能化构筑的研究进展,分别从抗菌表面、药物负载传递、细胞行为调控等三个方面进行介绍,分析了在具体的功能化应用中生物医用材料表面面临的问题以及目前的功能化修饰方法,并展望了其应用前景,以期为制备具有更优化、更高效实际应用的生物医用材料表面提供参考。     

新型抗菌功能医用金属研究

不锈钢、钛及钛合金等医用金属材料已广泛应用于骨科、齿科及心血管介入等医疗领域,生物可降解镁合金是正在研究发展的新型医用金属材料,具有诱人的临床应用前景。面对目前临床上亟待解决的植入物引发的细菌感染问题,开展医用金属材料的抗菌功能研究意义重大,也是实现金属材料结构/功能一体化发展的新探索。简要介绍了作者近年来在不锈钢、钛合金、可降解镁基金属等医用金属材料的抗菌功能研究方面的主要进展,并展望了抗菌医用金属材料的临床应用前景。     

医用钛表面生物活性化研究

钛及钛合金具有优良的生物相容性和机械性能,已应用于临床,尤其是用作骨替换与修复材料.但是,钛属于生物惰性材料,不能与骨组织形成化学键合或称骨键合.通过表面改性可使其在生理环境具有诱导羟基磷灰石在表面自发生长的能力,即生物活性化.这是当今生物医用材料研究的热点领域之一.本文评述了钛表面生物活化的研究现状,简要总结了本课题组在这方面的研究工作.     

高强度低模量医用钛合金Ti2448的研制与应用

钛无生物毒性、比强度高、耐腐蚀,这3个基本性质奠定了钛及其合金作为骨替代与骨修复材料的基础,支撑了钛合金在医用植入领域的广泛应用,如髋、膝、肩、踝、肘、腕、指关节等人工关节,髓内钉、钢板、螺钉等骨创伤产品,牙种植体、托槽、牙矫形丝,脊柱矫形内固定系统,人工心脏瓣膜、介入性心血管支架。就综合性能而言,目前还没有比钛合金更好的医用植入金属材料。     

医用钛表面生物活性化研究

钛及钛合金具有优良的生物相容性和机械性能，已应用于临床．尤其是用作骨替换与修复材料。但是．钛属于生物惰性材料．不能与骨组织形成化学键合或称骨键合。通过表面改性可使其在生理环境具有诱导羟基磷灰石在表面自发生长的能力．即生物活性化。这是当今生物医用材料研究的热点领域之一。本文评述了钛表面生物活化的研究现状．简要总结了本课题组在这方面的研究工作。     

医用钛合金的生物相容性专利技术分析

医用钛合金是近年来医用金属材料的研究热点,而生物相容性的优劣是钛合金能否用于临床的关键,对医用钛合金在整个医疗行业中的应用至关重要。本文主要针对医用钛合金在生物相容性改善方面的专利申请情况进行统计,分别从技术手段、申请量、申请人及国际专利分类号（IPC）分类领域进行了分析。一,生物医用钛合金技术专利简况生物医用材料包括医用金属材料、无机非金属材料、有机聚合物材料及复合材料等,其中医用金属材料的应用最早也最为广泛。     

医用钛合金的发展及研究现状

纯钛及其合金以其与骨相近似性的弹性模量、良好的生物相容性及在生物环境下优良的抗腐蚀性等在临床上得到了越来越广泛的应用；综述了医用钛合金的发展和研究现状，阐述了钛的生物相容性原理，同时简单评述了钛及其合金表面改性与钛基复合材料的研究现状，分析表明：纯钛及其合金具有出色的生物相容性主要归功于表面附着的氧化层；β型钛合金与α/α β型钛合金相比，具有较高的耐磨性，是一种很有前途的外科植入用钛合金；寻求更为理想的表面改性工艺从而获得高质量的涂层，或将生物活性相添加进钛合金基体中制备成复合材料是提高医用钛合金生物活性的两种有效途径。     

抗细菌感染医用材料的研究开发

概述了生物医用材料在临床应用中引发的细菌感染问题,介绍了与其相关的细菌生物膜感染机制,提出了抗细菌感染医用材料的概念,分析了各类抗细菌感染医用材料目前的开发思路、研究进展和特点,包括抗感粢医用金属材料、抗感染医用高分子材料和抗感染医用陶瓷材料等.最后,展望了抗细菌感染医用材料的未来发展及临床应用前景.     

研究首次提出金属材料生物功能化思想

正近日,中科院金属研究所研究员杨柯领导的生物材料研究团队在前期研究基础上,首次在国际上提出金属材料生物功能化思想,相关论文发表在《材料科学与技术》上。据介绍,人体中存在不同种类的金属元素,金属元素的缺失,可能会引发疾病;如果在人体中适量补充某种金属元素,可能会有     

医用生物陶瓷的功能性生物适配机制及应用（英文）

为了获得满意的临床疗效,优质医用生物陶瓷应该具备怎样的性能一直困扰着广大研究者。自20世纪90年代以来,作者团队致力于研发医用生物陶瓷,从基础科学研究到成果转化,再到临床应用,积累了丰富的研究和应用经验,相继提出了“生物适配”和“精准生物适配”理论。本文围绕“医用生物陶瓷(磷酸钙类材料)的功能性生物适配”这一主题分享本团队的学术研究成果和临床应用经验,从结构适配、降解适配、力学适配、应用适配等四个角度,结合骨科临床应用背景,探讨如何实现其生物适配和设计制造的有效衔接,旨在为医用生物陶瓷的设计、制造、监管和应用提供依据和建议。     

生物医用镁合金研究进展

由于具有优异的力学相容性、生物相容性和可降解性,镁及其合金成为新一代生物医用可降解金属植入材料的研究焦点。但镁及其合金由于较快的降解速率,严重制约了其在临床上的应用步伐。开发高强度、高韧性、高耐蚀,且降解行为可控的高性能镁合金迫在眉睫。综述了生物医用可降解镁合金的最新研究进展,详细介绍了镁及其合金作为生物医用材料的优势与不足、产品研发现状、降解机理及腐蚀行为和耐蚀性研究,并指出了研究中存在的问题和未来发展方向。     

可降解医用镁基生物材料的研究进展

生物体内可降解吸收材料是生物材料发展的重要方向,由于金属材料具有较好的强度和塑韧性,因此金属基可降解吸收材料具有重要的临床应用价值.镁是所有金属材料中生物力学性能与人体骨最接近的金属材料,具有理想的生物力学相容性,因此,镁合金作为可降解生物材料具有巨大的应用潜力.首先介绍了镁基材料作为生物体内可降解植入材料的优点,然后简要回顾了镁基可降解生物材料的早期研究情况,同时系统地介绍和总结了目前的研究进展和遇到的挑战,最后展望了镁合金医用材料的应用前景和发展方向.     

介入治疗中医用新材料及其表面改性技术的研究

本文首先阐述了介入治疗技术的形成、发展、内容与应用范围，指出了介入器械的重要性与特点；接着围绕植入物品的生物相容性、抗凝血性等最基本的问题，简介了国内在相关领域的研究概况，并着重对生物医用金属材料的等离子表面改性技术进行了介评；最后详细介绍了生物医用新材料的目前研究开发现状与发展趋势。     

医用多孔金属的制备及其生物活化研究进展

医用多孔金属材料,特别是多孔钛及钛合金能够提供与人体骨组织相匹配的力学性能,并促进骨组织长入以提高其与骨的固定度,在人体硬组织修复与替换方面具有广泛的应用前景。重点围绕多孔钛及钛合金的制备方法及适用于其复杂孔隙结构的表面生物活化方法,综述了各种方法在多孔钛及钛合金上的应用现状。目前适用于多孔钛及钛合金制备的技术主要有粉末冶金法、钛纤维烧结法、自蔓延高温合成法、选区电子束熔化技术和选区激光熔化技术,适用于多孔钛及钛合金表面生物活化的技术主要有溶胶凝胶法、仿生矿化法、电化学沉积法和微弧氧化法。多孔钛及钛合金的力学相容性和表面生物活性需要同时满足临床要求,才能进一步扩大其在医学领域的应用范围。     

生物医用超细晶钛及钛合金的研究进展

随着生物医用金属材料的市场应用快速增加,生物医用钛及钛合金已成为人体植入物的主要原料,然而相比于不锈钢及钴基合金,常规钛及钛合金虽在生物医用领域各方面性能都较为优异,但作为植入物处于人体较为复杂的环境中时,其各方面性能还有待提高。因此,超细晶钛及钛合金的研发在医用市场具有广阔的前景。目前,市场上超细晶金属材料的制备以剧烈塑性变形工艺为主,其中等通道转角挤压变形的制备方式较为成熟。对生物医用超细晶钛和钛合金的类型及特点作了简单的介绍,着重从等通道转角挤压变形方式制备的超细晶钛及钛合金在生物医学上的耐蚀性、生物相容性、力学性能及疲劳性能等方面进行了简述,对其在医疗市场的未来发展趋势作出了展望,并总结了其未来发展待解决的问题。