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Unternehmens Nachrichten
Entwicklung und Anwendung von biomedizinischen Verbundwerkstoffe
Jun 08, 2016

ABstract: der biomedizinischen Verbundwerkstoff (biomedizinische Verbundwerkstoffe durch zwei oder mehr als zwei Arten

verschiedenen Materialien zusammengesetzten und biomedizinische Materialien es wird hauptsächlich verwendet für die Herstellung von Reparatur und

Ersatz von menschlichen Geweben und Organen des menschlichen Körpers. Langfristige klinische Anwendung fand, dass die

traditionelle medizinische metallische Werkstoffe und Polymerwerkstoffe mit biologischer Aktivität, Organisation und ist nicht

einfach zu fest kombiniert, der ökologischen und physiologischen Auswirkungen auf die physiologischen Umwelt oder

in den Körper, was zu Metall-Ion oder Monomer Release, was zu negativen Auswirkungen auf den Körper implantiert.

Und biologischen Keramikmaterial obwohl hat gute chemische Beständigkeit und Kompatibilität, hohe Festigkeit und

Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, aber die Biegefestigkeit des Materials ist gering, hohe Sprödigkeit, in der

physiologische Umgebung von Müdigkeit und Bruchfestigkeit ist nicht hoch, in haben starke Maßnahmen unter nicht ausgefüllt,

Es wird nur verwendet, um eine Last zu tragen, oder nur net Druckspannung Situation zu tragen. Daher kann das einzelne material

nicht den Anforderungen der klinischen Anwendung. Mit den verschiedenen Eigenschaften des Verbundes und

biomedizinischen Verbundwerkstoff hat sowohl die Eigenschaften von Materialien und holen Sie sich eine Gruppe von einzelnen Material wird

haben Sie nicht die neue Leistung, um die Struktur und Eigenschaften ähnlich wie menschliches Gewebe für zu erhalten

biomedizinische Materialien eröffnet einen breiten Weg-Durchmesser, werden die meisten biomedizinischen Verbundwerkstoff

aktiv auf dem Gebiet der biomedizinischen Forschung und Entwicklung.


Biomedizinischen composite-Materialien im Überblick:


1, die Entwicklung der Lage:


Mit dem Fortschritt der Zivilisation soziale, wirtschaftliche Entwicklung und die Verbesserung des Lebensstandards,

Menschen achten mehr auf ihre eigenen medizinischen Rehabilitation. Zur gleichen Zeit, soziale schnelle Bevölkerung

Wachstum, Traffic-Tools in großer Zahl, die beschleunigende Tempo des Lebens, Krankheiten, Naturkatastrophen, Unfälle,

Sport Verletzungen und Verletzungen aufgetreten ist häufig, was zu Unfall Überspannungsschutz für die Menschen. Daher, die

Entwicklung der Bio-medizinischen Materialien für menschliche Gewebe und Organ-Regeneration und Reparatur ist von großen sozialen

profitieren. Aussichten für Zahnersatz in frühen BC 3500 Jahren, Bettwäsche aus ägyptischer Baumwollfaser, die Wunde Rosshaar-Naht;

Mexikanische Indianer von Holz reparieren verletzte Schädel; BC 500 Jahren von chinesischen und ägyptischen Gräbern gefunden wurden,

gefälschte Nase und Ohr-Prothese. Im Jahr 1936, die Erfindung aus organischem Glas, bald, Zahnersatz und Dental, also

weit ist noch in Gebrauch. Im Jahr 1949 veröffentlicht die Vereinigten Staaten zuerst medizinischen Polymer Papiere, zuerst eingeführt durch den Einsatz

PMMA als die Schädelknochen, Gelenk- und Femur mit Polyamid-Faser als eine chirurgische Naht die klinische Anwendung;

50 Jahre Silikon-Polymer im medizinischen Bereich verwendet wird, die Organentwicklung Substitution, Kosmetik, zu beschleunigen.

So können wir sehen, dass diese bei der Reparatur von menschlichen Organen verwendeten Materialien eine lange Geschichte der Entwicklung haben,

Sie werden als biomedizinische Materialien bezeichnet.


Biomedizinischen Material ist eine neue Art von Material, hat eine breite Anwendung Aussicht, nur hohe molekulare Material,

auf der ganzen Welt in der medizinischen Anwendung von haben mehr als 90 Sorten, mehr als 1800 Arten von

Produkte und von den westlichen Ländern in den medizinischen Polymermaterialien verbraucht jährlich mit einer Rate von 10 %

~ 20 % Wachstum. Mit der Entwicklung der modernen Wissenschaft und Technik, vor allem der grosse Durchbruch

der biologische Technologie wird die Anwendung von biologischen Materialien umfangreicher sein.


2 Definition:


Wie ein neu entwickeltes biomedizinische Materialien sind, gibt es keine strenge Definition. Dies wurde als interpretiert.

folgt: biomedizinische Materialien, Organismen zu implantieren ist oder in Kombination mit biologischem Gewebematerial. Es kann sein

zur Diagnose, Behandlung und den Ersatz von Organismen in den Geweben, Organen, oder verbessern ihre

Funktionen. Diese Materialien sind für Hartgewebe und Weichgewebe Reparatur und Ersetzung durch langfristige, kurze verwendet.

Begriff und Oberflächen-Instandsetzung.


3 Klassifizierung:


Je nach Zusammensetzung und Eigenschaften der Werkstoffe:


Medizinischen Polymerwerkstoffen (Polyethylen, Polyurethan, PTFE, Poly Methylmethacrylat, Silikon-Kautschuk,

Poly Lactic Acid, Poly-Hydroxy-Essigsäure);


Medizinische Materialien (Edelstahl,-Basis-Kobaltlegierungen, Titan und Titanlegierungen und Edelmetall

(Metalle);


、Medical keramische Werkstoffe (Hydroxylapatit);

M

Edical composite-Materialien (Metall Matrixsystem Keramik-Beschichtung, etc.).


Biologische chemische Reaktions-Ebene in der physiologischen Umgebung:


Inerte biomedizinische Materialien, biologisch aktive Materialien, biologisch abbaubar und absorbiert biologische Materialien


Nach der Verwendung von:


Skelettartiger Muskelsystem zu reparieren, Materialien und Ersatzmaterialien (Knochen, Zahn, Gelenk, Sehne)


Weiches Gewebematerial (Haut, Brust, Speiseröhre, Atemwege Blase)


Herz-Kreislauf-System Materialien (künstliche Herzklappe, Blutgefäße, Herz-Kreislauf-Intubation)


Medizinische Membranmaterial (Blut-Reinigung-Membran und Trennmembran, Gas selektive Permeation Membran, Hornhaut Kontaktlinse)

Drug-Release-Materialien, etc...

4, biologischen und medizinischen zusammengesetzte Materialauswahl Anforderungen

Aufgrund der Komplexität der menschlichen Körper physiologische Umgebung die implantierten medizinischen Materialien müssen langfristige physikalische, chemische und biologische Faktoren und das biologische Gewebe oder Organ besteht viele dynamische Interaktionen, biomedizinische Materialien müssen die folgenden Voraussetzungen erfüllen:

Gute Organisation und physikalische Kompatibilität;

Hat ausgezeichnete chemische Stabilität, das heißt, die Struktur oder Art des medizinischen Materials ist nicht aufgrund der biologischen Umgebung und die Rolle der verändert, während das medizinische Material nicht die Ablehnung der Organismen verursachen kann;

(3) hat hervorragende mechanische Eigenschaften, nämlich medizinische Materialien sollten ausreichende mechanische Festigkeit und Flexibilität und mechanische Kräfte in biologischen und medizinischen Materialien ausgewählt, um biologisches Gewebe und die Zug- und Biege-Stärke zu widerstehen, Elastizitätsmodul, Härte und Verschleißfestigkeit entspricht;

Es hat antibakterielle Eigenschaften und Verfahren bilden ausgezeichneten Leistung, nicht wegen der Bearbeitung Schwierigkeiten, die seine Anwendung [1] beschränkt.

Zwei. Stand der Forschung von biomedizinischen composites

Zwei. Stand der Forschung von biomedizinischen composites

Entsprechend der unterschiedlichen Trägermaterialien können biomedizinische Composites grob in drei Typen, Metall basierte, Tao Ciji und Polymer-Matrix-Composites einteilen. Durch den entsprechenden Prozess bilden Methode werden alle Arten von Stoffen in biologischen composite-Materialien in unterschiedlichen medizinischen Anwendungsbereichen hergestellt.

1, Metall basierte biomedizinische Verbundwerkstoffe

Biomedizinischen Metal Matrix composite-Materialien, wie Edelstahl, Titan-Legierung, im Vergleich mit den traditionellen medizinischen Materialien ist medizinische Metallmatrix-Verbundwerkstoff mit hohe mechanische Festigkeit, hervorragende Flexibilität, Ermüdungsverhalten Widerstand gut, ausgezeichnete molding Prozess. Aber die einzelnen metallischen Werkstoffen in der Anwendung der physiologischen Umgebung stellt ein wichtiges Problem der Korrosion, Metall-Ionen auf die Diffusion von biologischem Gewebe werden dazu führen, dass toxische Nebenwirkungen und der Abbau der eigenen Natur ist leicht zu führen, um Fehler zu implantieren. Also, es ist nicht leicht zu Korrosion und hat eine gute Verträglichkeit der biomedizinischen Metallmatrix-Verbundwerkstoff ist eine neue Art von Forschungspersonal entwickelt werden.

Wenn es um Materialien geht, werden die ersten Menschen von Titan basierte Materialien denken. Medizinische Titanmaterial durch seine hohe Festigkeit, Zähigkeit und gute Spritzgießprozess ist weit verbreiteten künstlichen Knochen und künstliches Gelenk, Wurzelmaterial. Titanoberfläche geändert Titan Matrix Beschichtung Verbundwerkstoff. Es nicht nur ausreichende Festigkeit und Zähigkeit, sondern hat auch gute Biokompatibilität, gilt als einer der Vorteile von Metall und anderen Materialien in der effektivste Weg. Milella [2] durch Zugabe einer kleinen Menge Wasser in die Alkohollösung Titanat mit der Sol - Gel-Technologie, Ester Hydrolyse Polymerisation von Polymeren Kolloid. In der Lösung wurden die Proben extrahiert, wärmebehandelte bei hoher Temperatur getrocknet und Titan Gel wurde auf Titan und Titan-Legierungsoberfläche vorbereitet. Addiert man Salz und Kalziumphosphat in die TiO2-Sol, zusammengesetzte Beschichtung mit Kalzium und Phosphor. Auswahl an verschiedenen Ca/P/Ti Verhältnis, mehrfache Extraktion, die Beschichtung der Komposition ist eine Steigung Distribution. Zwischen der Beschichtung und das Substrat ist das Calcium-Phosphat und Titan, Kalzium und Phosphor-Konzentration von außen nach innen, während der Titan-Inhalt genau das Gegenteil ist. Nach die Implantation des menschlichen Körpers zeigte gute Biokompatibilität. Zhu Minggang [3] mit der gleichen Sol-gel Methode, durch das Massenverhältnis von 2. 86: Trimethyl 1 Calciumnitrat und Phosphat in die Vorbereitung der Sol-Lösung durch mehrere Beschichtung, Sintern, auf der Oberfläche des Titan-Metall unterstützen die Porosität für 12 % der HA bioaktive Beschichtung. Die Bildung einer Schicht von Ti, Ca, P Komponente Übergangszone, Zugfestigkeit Experimente zeigen, dass die Haftkraft des 28MPa Interfacial.

Zur gleichen Zeit hat medizinische Titan-Legierung in der klinischen Praxis verbreitet. Su Xiangdong [4] von NiTi-Legierung Biokompatibilität der Forschung zeigen, dass pH-Wert im sauren, neutralen und alkalischen Bereich, 0. 9 % NaCl physiologischen Flüssigkeiten, Hankand #39; s simuliert Körperflüssigkeiten, Tyrodeand #39; s Simulation Blut Redox Potenzial verschiedener NiTi Legierung in Ni Ion Release Datenmenge einen Unterschied, welche Tyrodeand #39; s Simulation von Ni-Ionen im Blut, eine Menge zu höheren freizugeben; NiTi Legierung Ni Ion Version des Einflusses mit simulierter Körperflüssigkeit pH Wert verringert mit Cl - Konzentration erhöht; NiTi-Legierung in physiologischen Flüssigkeiten zeigte starke Ni Element selektive Korrosionsverhalten, Ti Korrosion schwach, Lochfraß die wichtigsten Korrosion ist.

2, Tao Ciji biomedizinische Komposit

In Keramik, Glas als Trägermaterial von keramischen Matrix Composites ist eine hat die Aussicht auf eine breite Anwendung von medizinischen Materialien, es ist durch die Wafer, Schnurrhaare, Partikel, Fasern und andere verschiedene Verstärkungsmaterial in der Keramik erreicht eine Art von Verbundmaterial. Die Literaturdaten zeigt, dass der Gesamtgehalt an Kalzium und Phosphor in den menschlichen Knochen 58 % erreicht hat, so viele Forscher entwickelten Calciumphosphat-Keramik als ein Knochenersatzmaterial. Frühe Verwendung von keramischen Werkstoffen in das Leben des Körpers kann nicht verklebt werden, mit dem Knochengewebe, wie z. B. Aluminiumoxid Keramik bis hin zu den 70and #39; s erschien eine Reihe von bioaktive Keramik. Mit der klinischen Anwendung allmählich bioaktive Keramik als ein Knochen-Reparatur-Material angewendet werden. Die Bio-Keramik-Material selbst hat jedoch die Eigenschaften des geringen Biegefestigkeit und schlechte elastischen Eigenschaften, so dass es nicht die Entwicklung der aktuellen medizinischen Ebene treffen kann. Jedoch bildete sich nach der Kombination von bioaktiven Keramik und anderen Materialien, eine Art von keramischen Basis biomedizinische Verbundwerkstoff mit verschiedenen Eigenschaften und neuen Eigenschaften.

Towler [5] durch den Einsatz von gesinterten ZrO2-Nano-Materialien durch die hohe relative Dichte HAP-ZrO2 keramisches Verbundwerkstoffe, zur Verringerung der Sintertemperatur und der Einsatz von Nano ZrO2, ha bei hohen Temperaturen nicht brechen, ha Phase ist die wichtigste Phase. In der traditionellen Sinterprozess tritt diese Art der Zersetzung oft, und im Vergleich zu reinen HA, die Stärke des Verbundes ist höher als die des ehemaligen. Huang Chuanyong und So weiter [6] vorbereitet durch chemische co Niederschlag Methode und zwei ultrafeine Zirkonia-Pulver, durch die Optimierung der Kombination von verschiedenen Materialien, die Vorbereitung der HAP-ZrO2

Die Zusammensetzung und Mikrostruktur des Materials ergaben sich durch Infrarot-Spektrum-Analyse, x-ray Diffraction, Raster-Elektronenmikroskop und Transmissions-Elektronenmikroskop. Die Zusammensetzung und Mikrostruktur des zwei-Element-Systems wurden auch gezeigt. Die Biegefestigkeit von zwei Element-System der biologischen keramische zusammengesetzte HAP-ZrO2 erreicht 120MPa, die Bruchzähigkeit erreicht 1 m 2 74MPa, die Leistung war fast zwei Mal der reine HA, die in der Nähe der menschlichen Knochengewebe. Die Biegefestigkeit von dichten menschlichen Knochen erreichen 160MPa, und die Bruchzähigkeit ist 2 m-1 / / 2 2MPa. Die Ergebnisse zeigten, dass die biologische keramische Verbundwerkstoffe guten Leistung in die Aspekte der mechanischen Eigenschaften, chemische Stabilität und Biokompatibilität hatte. Zur Zeit sind Ausland vorbereitet worden


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