生物陶瓷材料的应用及其发展前景

2017-06-28 09:00:29 作者：本网整理来源：粉体网分享至：

摘要：

生物陶瓷由于具有良好的生物相容性与骨传导性，能与细胞等生物组织表现出良好的亲和性，因此具有广阔的发展前景。本文介绍生物陶瓷的分类、生物学特性及其在医用领域的应用，并展望其未来十年发展方向。

生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料，即直接用于人体或与人体直接相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料。作为生物陶瓷材料，需具备如下条件：生物相容性，力学相容性，与生物组织有优异的亲和性，抗血栓，灭菌性并具有很好的物理、化学稳定性。

生物陶瓷材料的发展

早在18世纪前，人们就开始用象牙、木头等天然材料作为骨修复材料；19世纪前，由于冶金技术和陶瓷制备工艺的发展，开始用纯金、纯银、铂等贵金属作牙修复及骨缺损修复；20世纪前半，由于冶金技术的进步，钴铬铝合金、纯钦和钦合金等被应用到人工骨的领域，有机玻璃等高分子材料也开始用于临床；到20世纪60年后，人们开始研究生物活性陶瓷，包括生物玻璃、轻基磷灰石等。在这同时，Hench等还开创了用表面活性材料玻璃陶瓷的研究工作。最近生物陶瓷又有了很大的新进展，其标志是轻基磷灰石陶瓷骨诱导机理研究进展和高年增长率及大批量的成功应用。

生物陶瓷分类

生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷。

生物惰性陶瓷

生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定、生物相溶性好的陶瓷材料。如氧化铝、氧化错以及医用碳素材料等。这类陶瓷材料的结构都比较稳定，分子中的键合力较强，而且都具有较高的强度、耐磨性及化学稳定性。

氧化铝陶瓷

单晶氧化铝阵由方向具有相当高的抗弯强度，耐磨性能好，耐热性好，可以直接与骨固定。已被用作人工骨、牙根、关节、螺栓，并且该螺栓不生锈，也不会溶解出有害离子，与金属螺栓不同，勿需取出体外。60年代后期，广泛用作硬组织修复。70年代至80年代中期，世界许多国家如美国、日本、瑞士等国家，都对氧化物陶瓷，特别是氧化铝生物陶瓷进行了广泛的研究和应用。

生物活性陶瓷

生物玻璃陶瓷

生物玻璃陶瓷的主要成分是CaO-Na2O-SiO2-P2O5，比普通窗玻璃含有较多钙和磷，能与骨自然牢固地发生化学结合。它具有区别于其他生物材料的独特属性，能在植入部位迅速发生一系列表面反应，最终导致含碳酸盐基磷灰石层的形成。生物玻璃陶瓷的生物相容性好，材料植入体内，无排斥、炎性及组织坏死等反应，能与骨形成骨性结合；与骨结合强度大，界面结合能力好，并且成骨较快。

轻基磷灰石陶瓷

轻基磷灰石（简称HA或HAP）组成与天然磷灰石矿物相近，是脊椎动物骨和齿的主要无机成分，结构亦非常接近，呈片状微晶状态。它作为骨代替物被用于骨移植。

磷酸三钙

目前广泛应用的生物降解陶瓷为β-磷酸三钙（简称β- TCP}属三方晶系，钙磷原子比为1. 5,是磷酸钙的一种高温相。β一TCP的最大优势就是生物相容性好，植入机体后与骨直接融合，无任何局部炎性反应及全身毒副作用。

生物陶瓷需要解决的问题及发展前景

随着社会的进步，人类已不再满足简单模仿人体器官的形状，而是追求功能尽善尽美的新型材料。生物陶瓷已成为当今医学领域一个不可缺少的重要部分。目前，材料科学界已经在这一方面进行了很多的研究。随着现代科学的飞速发展，技术上的改进不断完善，生物陶瓷的制备方法也越来越向着可行性发展。多种Ca-P陶瓷与有机材料复合作为骨组织工程支架材料在临床试验中，如TCP+胶原，纳米晶HA+胶原，TCP+富血小板血浆等。

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责任编辑：殷鹏飞

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