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炭纤维增强生物医学复合材料
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| 发布时间：
2021/10/29 |
炭纤维增强生物医学复合材料
生物医学材料的定义是随着生命科学和材料科学的不断发展而演变的。20世纪80年代，美国Clemson大学生物材料顾问委员会将生物材料定义为“与活体接合的人工非生命材料”。随着人体植入材料发展到包括活组织如细胞体外繁殖长出的组织等，这种狭义的定义登趋淘汰。1992年美国J．Black教授在《材料的生物学性能》一书中，将生物材实定义为“用于取代、修复活组织的天然或人造材料”。我国1994年出版的《辫辩失辞典》将生物材料定义为“用以和生物系统结合，以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料”。1997年，美国S．L．Stupp教授在其发表在《Seience》杂志上的论文中，把生物材料定义为活组织中的天然材料和用于修复人体的材料。由此可见，生物医学材料实际上是一种特殊的功能材料，是研制人工器官及一些医疗器具的物质基础，是一类与人类的生命和健康密切相关的新型材料。国际上将这类材料统称为生物医学材料或生物材料。
碳是组成有机物质的主要元素之一，更是构成人体的重要元素。碳原子有四个价电子，在化学反应中既不容易失去电子，也不容易得到电子，因而形成特有的共价键。人类很早以前就发现炭材料的生物相容性，1963年Gott等在研究人工血管过程中发现碳元素具有极好的抗血栓性。近年来，由于炭材料作为生物医学材料具有良好的生物和力学相容性，已在心脏瓣膜、齿根、骨骼、关节、血管、韧带和肌腱等诸多人工材料方面获得应用和发展。
与复合材料的定义类似，生物医学复合材料是由两种或两种以上不同的材料复合而成，在人体组织的修复、替换和人造器官的制造方面已经有较多的应用。其中，炭纤维增强生物医学复合材料作为人工生物材料已经被广泛地研究，在生物医学领域具有广阔的应用和发展前景。炭纤维及其复合材料可应用于承力骨、人工关节、人工血管、人工牙齿、人工肌腱及人工韧带的重建，活性炭及其纤维可作为血液吸附剂和解毒剂等。炭纤维及其增强的生物复合材料的应用如表所示。
表 炭基生物材料及其用于人体部位实例
材 料 | 适用 部 位 | 炭纤维 炭纤维／树脂复合材料 c／c复合材料 炭纤维／碳化硅复合材料 活性炭及其纤维 | 韧带、肌腱 内固定板、人工骨 关节、齿根材、骨固定夹具 关节、骨固定叛 吸附剂、解毒荆、净化剂 |
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