生物醫學工程理論與實踐/生物材料
美國國立衛生研究院共識發展會議將生物材料定義為“任何物質（藥物除外）或物質組合，無論其來源是合成的還是天然的，都可以作為整體或作為系統的一部分，在任何時間段內用於治療、增強或替代身體的任何組織、器官或功能”（Boretos 和 Eden，1984）[1]。生物材料領域在過去 50 年中發展迅速。生物材料作為一個領域，融合了醫學、生物學、化學、材料科學和工程的理念。此外，生物材料研究人員還應考慮倫理、法律和醫療保健服務系統。
生物材料可以分為金屬、陶瓷、聚合物、玻璃、碳和複合材料。表 1 顯示了合成材料在人體中的一些應用。它包含許多通常被歸類為“生物材料”的材料。金屬、陶瓷、聚合物、玻璃、碳和複合材料列在此表中。這些材料用作模製或機加工零件、塗層、纖維、薄膜、泡沫、織物、液體和粉末。表 2 展示了生物材料和醫療器械的商業市場規模。到 2017 年，全球生物材料市場規模將從 2012 年的 440 億美元增長至 884 億美元。由於政府的投資、資金和資助增加、積極的合作、技術進步、生物材料應用的不斷增加以及老年人口的增長，生物材料市場正在持續增長[2]。
表 1. 生物材料型別、特性和應用[3][4][5]<ref> 標籤中的無效引數[6]
| 材料 | 優點 | 缺點 | 主要應用 |
|---|---|---|---|
| 聚合物：Silastic、Teflon、Dacron、尼龍、PMMA、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯 | 易於生產，密度低 | 機械強度低，易降解 | 縫線、動脈、靜脈、水泥、人工肌腱、牙齒、耳朵、鼻子、心臟瓣膜、晶狀體、睪丸和乳房。植入物 |
| 金屬：316、316L 不鏽鋼、Vitallium、銀、鉭、鈷 F-75 以及 Ti、Cr+CO、Cr+Co+Mo 的合金 | 延展性好，抗磨損和衝擊的機械強度高 | 生物相容性低，在生理環境中會腐蝕，機械效能與生物組織差異很大 | 釘書釘、板和線，關節假體，牙齒植入物，陰莖植入物，顱骨板和麵部重建網 |
| 陶瓷：氧化鋁、鋁酸鈣、氧化鈦、磷酸鈣、碳、Bioglass | 生物相容性高，耐腐蝕，抗壓強度高，惰性，熱導率和電導率低 | 抗衝擊性差，效能難以重現，加工製造困難 | 牙齒部件、塗層、骨填充劑、內窺鏡、耳科植入物、醫療工具和裝置 |
| 複合材料：金屬與陶瓷塗層，碳塗層材料 | 生物相容性高，耐腐蝕，惰性 | 加工過程中缺乏一致性，難以重現 | 心臟瓣膜，膝關節植入物，人工關節，髖關節植入物 |
| 天然材料：膠原蛋白，人體組織，透明質酸，移植 | 人體內有，生物相容性好 | 宿主可能會排斥 | 增加或替代硬組織和軟組織，角膜保護劑，血管移植物，肌腱和韌帶，心臟瓣膜，眼科潤滑劑，替代滑液 |
表 2. 生物材料和醫療保健市場
| 美國醫療保健總支出 | 2.9 萬億美元（2013）[7] |
| 美國醫療器械市場總額 | 1100 億美元（2014）[8] |
| 全球生物材料市場 | 440 億美元（2012）[2] |
- Bronzino, Joseph D. (2006 年 4 月). 生物醫學工程手冊，第三版. [CRC 出版社]. ISBN 978-0-8493-2124-5.
- Villafane, Carlos, CBET. (2009 年 6 月). 生物醫學：從學生的角度，第一版. [Techniciansfriend.com]. ISBN 978-1-61539-663-4.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - Buddy D. Ratner, Allan S. Hoffman, Frederick J. Schoen, Jack E. (2012 年 11 月 8 日). 生物材料科學：醫學材料入門. 學術出版社. ISBN 978-0123746269.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ↑ Boretos, J.W., Eden, M. 現代生物材料，材料和宿主反應，臨床應用，新技術和法律方面。Noyes 出版社，新澤西州帕克裡奇（1984 年），第 232-233 頁。
- ↑ a b 定製市場研究服務，生物材料
- ↑ Buddy D. Ratner, Allan S. Hoffman, Frederick J. Schoen, Jack E. (2012 年 11 月 8 日). 生物材料科學：醫學材料入門. 學術出版社. 第 2 頁. ISBN 978-0123746269.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ J. B. Park，生物材料科學與工程，普倫蒂斯·霍爾出版社，紐約，1984 年。
- ↑ K. Mattox，生物材料——硬組織修復與替代，第 3 卷（D. Muster，編輯），Elsevier 出版社，阿姆斯特丹，1992 年。
- ↑ Alejandro Sáenz、Eric Rivera-Muñoz、Witold Brostow 和 Victor M. Castaño，陶瓷生物材料：入門概述，《材料教育雜誌》，第 21 卷（5-6）：297-306（1999 年）
- ↑ 疾病控制與預防中心
- ↑ SELECTUSA，美國醫療器械行業
簡要回顧：生物材料及其應用，Amogh Tathe 等人，國際藥學與藥學科學雜誌，第 2 卷，增刊 4，19-23 頁
Joon B. Park 和 Roderic S. Lakes 編著的生物材料