生物醫學工程理論與實踐/生物材料分類
表6. 生物材料的力學效能
| 材料 | 抗拉強度 (MPa) | 抗壓強度 (MPa) | 彈性模量 (GPa) | 斷裂韌性 (MPa. m-1/2) |
|---|---|---|---|---|
| 皮質骨 | 50-151[1] | 100-230[2] | 7-30[3] | 2-12[3] |
| 鈦 | 345[4] | 250-600[5] | 102.7[4] | 58-66[4] |
| 不鏽鋼 | 465-950[6] | 1000[5] | 200[1] | 55-95[5] |
| 鈦合金 | 596-1100[4] | 450-1850[5] | 55-114[4] | 40-92[4] |
| 氧化鋁 | 270-500[5] | 3000-5000[5] | 380-410[3] | 5-6[3] |
表7: 生物陶瓷應用 [7]
| 器件 | 功能 | 生物材料 |
|---|---|---|
| 人工全髖、膝、肩、肘、腕 | 重建關節炎或骨折的關節 | 高密度氧化鋁，金屬生物玻璃塗層 |
| 骨板、螺釘、鋼絲 | 修復骨折 | 生物玻璃-金屬纖維複合材料，聚碸-碳纖維複合材料 |
| 髓內釘 | 對齊骨折 | 生物玻璃-金屬纖維複合材料，聚碸-碳纖維複合材料 |
| 哈靈頓棒 | 矯正慢性脊柱彎曲 | 生物玻璃-金屬纖維複合材料，聚碸-碳纖維複合材料 |
| 永久植入的人工肢體 | 替代缺失的肢體 | 生物玻璃-金屬纖維複合材料，聚碸-碳纖維複合材料 |
| 椎體間隙填充物和伸展器 | 矯正先天畸形 | Al2O3 |
| 脊柱融合 | 固定椎骨以保護脊髓 | 生物玻璃 |
| 牙槽骨替代物，下頜骨重建 | 恢復牙槽嵴以改善義齒的貼合度 | 聚四氟乙烯 (PTFE) - 碳複合材料，多孔 Al2O3，生物玻璃，緻密磷灰石 |
| 骨內種植體 | 替代患病、損壞或鬆動的牙齒 | Al2O3，生物玻璃，緻密羥基磷灰石，玻璃碳 |
| 正畸錨 | 提供所需的壓力應用位置以改變畸形 | 生物玻璃塗層 Al2O3，生物玻璃塗層維他利ウム |
表2: 陶瓷生物材料的力學效能 [7]
| 材料 | 楊氏模量 (GPa) | 抗壓強度 (MPa) | 粘結強度 (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)熱解碳 | 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鍵、醯胺鍵或醚鍵組成。這些可生物降解聚合物可以根據其結構和合成分為兩類。其中一類是農業聚合物，或來自生物質的聚合物[8]。另一類是生物聚酯，來自微生物或透過天然或合成單體合成製成。
- ↑ 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 編輯, Luc Avérous, Eric Pollet, (2012). 環境矽酸鹽奈米生物複合材料. 倫敦: 施普林格. ISBN 978-1-4471-4108-2.
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