生物医学工程理论与实践/生物材料分类
表6. 生物材料的力学性能
| 材料 | 抗拉强度 (MPa) | 抗压强度 (MPa) | 弹性模量 (GPa) | 断裂韧性 (MPa. m-1/2) |
|---|---|---|---|---|
| 皮质骨 | 50-151[1] | 100-230[2] | 7-30[3] | 2-12[3] |
| 钛 | 345[4] | 250-600[5] | 102.7[4] | 58-66[4] |
| 不锈钢 | 465-950[6] | 1000[5] | 200[1] | 55-95[5] |
| 钛合金 | 596-1100[4] | 450-1850[5] | 55-114[4] | 40-92[4] |
| 氧化铝 | 270-500[5] | 3000-5000[5] | 380-410[3] | 5-6[3] |
表7: 生物陶瓷应用 [7]
| 器件 | 功能 | 生物材料 |
|---|---|---|
| 人工全髋、膝、肩、肘、腕 | 重建关节炎或骨折的关节 | 高密度氧化铝，金属生物玻璃涂层 |
| 骨板、螺钉、钢丝 | 修复骨折 | 生物玻璃-金属纤维复合材料，聚砜-碳纤维复合材料 |
| 髓内钉 | 对齐骨折 | 生物玻璃-金属纤维复合材料，聚砜-碳纤维复合材料 |
| 哈灵顿棒 | 矫正慢性脊柱弯曲 | 生物玻璃-金属纤维复合材料，聚砜-碳纤维复合材料 |
| 永久植入的人工肢体 | 替代缺失的肢体 | 生物玻璃-金属纤维复合材料，聚砜-碳纤维复合材料 |
| 椎体间隙填充物和伸展器 | 矫正先天畸形 | Al2O3 |
| 脊柱融合 | 固定椎骨以保护脊髓 | 生物玻璃 |
| 牙槽骨替代物，下颌骨重建 | 恢复牙槽嵴以改善义齿的贴合度 | 聚四氟乙烯 (PTFE) - 碳复合材料，多孔 Al2O3，生物玻璃，致密磷灰石 |
| 骨内种植体 | 替代患病、损坏或松动的牙齿 | Al2O3，生物玻璃，致密羟基磷灰石，玻璃碳 |
| 正畸锚 | 提供所需的压力应用位置以改变畸形 | 生物玻璃涂层 Al2O3，生物玻璃涂层维他利ウム |
表2: 陶瓷生物材料的力学性能 [7]
| 材料 | 杨氏模量 (GPa) | 抗压强度 (MPa) | 粘结强度 (GPa) | 硬度 | 密度 (g/cm3) |
|---|---|---|---|---|---|
| 惰性 Al2O3 | 380 | 4000 | 300-400 | 2000-3000(HV) | >3.9 |
| ZrO2 (PS) | 150-200 | 2000 | 200-500 | 1000-3000(HV) | ≈6.0 |
| 石墨 | 20-25 | 138 | NA | NA | 1.5-1.9 |
| (LTI)热解碳 | 17-28 | 900 | 270-500 | NA | 1.7-2.2 |
| 玻璃碳 | 24-31 | 172 | 70-207 | 150-200(DPH) | 1.4-1.6 |
| 生物活性 HAP | 73-117 | 600 | 120 | 350 | 3.1 |
| 生物玻璃 | ≈75 | 1000 | 50 | NA | 2.5 |
| AW 玻璃陶瓷 | 118 | 1080 | 215 | 680 | 2.8 |
| 骨骼 | 3-30 | 130-180 | 60-160 | NA | NA |
通常，可生物降解聚合物由酯键、酰胺键或醚键组成。这些可生物降解聚合物可以根据其结构和合成分为两类。其中一类是农业聚合物，或来自生物质的聚合物[8]。另一类是生物聚酯，来自微生物或通过天然或合成单体合成制成。
- ↑ a b Chen, Q., Zhu, C., & Thouas, G. A. (2012). Progress and challenges in biomaterials used for bone tissue engineering: bioactive glasses and elastomeric composites. Progress in Biomaterials, 1(1), 1-22
- ↑ Kokubo, T., Kim, H. M., & Kawashita, M. (2003). Novel bioactive materials with different mechanical properties. Biomaterials, 24(13), 2161-2175.
- ↑ a b c d Amaral, M., Lopes, M. A., Silva, R. F., & Santos, J. D. (2002). Densification route and mechanical properties of Si 3 N 4–bioglass biocomposites. Biomaterials, 23(3), 857-862
- ↑ a b c d e f Niinomi, M. (1998). Mechanical properties of biomedical titanium alloys.Materials Science and Engineering: A, 243(1), 231-236.
- ↑ a b c d e f NPTEL >> Metallurgy and Material Science >> Introduction to Biomaterials (Video) >> Lecture-01-Introduction to basic concepts of Biomaterials Science;
- ↑ Katti, K. S. (2004). Biomaterials in total joint replacement. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 39(3), 133-142.
- ↑ a b Thamaraiselvi, T. V., and S. Rajeswari. “Biological evaluation of bioceramic materials-a review.” Carbon 24.31 (2004): 172.
- ↑ a b 编辑, Luc Avérous, Eric Pollet, (2012). 环境硅酸盐纳米生物复合材料. 伦敦: 施普林格. ISBN 978-1-4471-4108-2.
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