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生物陶瓷材料的應用及其發展前景

2017-06-28 09:00:29 作者：本網整理來源：粉體網分享至：

摘要：

生物陶瓷由于具有良好的生物相容性與骨傳導性，能與細胞等生物組織表現出良好的親和性，因此具有廣闊的發展前景。本文介紹生物陶瓷的分類、生物學特性及其在醫用領域的應用，并展望其未來十年發展方向。

生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一類陶瓷材料，即直接用于人體或與人體直接相關的生物、醫用、生物化學等的陶瓷材料。作為生物陶瓷材料，需具備如下條件：生物相容性，力學相容性，與生物組織有優異的親和性，抗血栓，滅菌性并具有很好的物理、化學穩定性。

生物陶瓷材料的發展

早在18世紀前，人們就開始用象牙、木頭等天然材料作為骨修復材料；19世紀前，由于冶金技術和陶瓷制備工藝的發展，開始用純金、純銀、鉑等貴金屬作牙修復及骨缺損修復；20世紀前半，由于冶金技術的進步，鈷鉻鋁合金、純欽和欽合金等被應用到人工骨的領域，有機玻璃等高分子材料也開始用于臨床；到20世紀60年后，人們開始研究生物活性陶瓷，包括生物玻璃、輕基磷灰石等。在這同時，Hench等還開創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進展，其標志是輕基磷灰石陶瓷骨誘導機理研究進展和高年增長率及大批量的成功應用。

生物陶瓷分類

生物陶瓷材料可分為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學性能穩定、生物相溶性好的陶瓷材料。如氧化鋁、氧化錯以及醫用碳素材料等。這類陶瓷材料的結構都比較穩定，分子中的鍵合力較強，而且都具有較高的強度、耐磨性及化學穩定性。

氧化鋁陶瓷

單晶氧化鋁陣由方向具有相當高的抗彎強度，耐磨性能好，耐熱性好，可以直接與骨固定。已被用作人工骨、牙根、關節、螺栓，并且該螺栓不生銹，也不會溶解出有害離子，與金屬螺栓不同，勿需取出體外。60年代后期，廣泛用作硬組織修復。70年代至80年代中期，世界許多國家如美國、日本、瑞士等國家，都對氧化物陶瓷，特別是氧化鋁生物陶瓷進行了廣泛的研究和應用。

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，比普通窗玻璃含有較多鈣和磷，能與骨自然牢固地發生化學結合。它具有區別于其他生物材料的獨特屬性，能在植入部位迅速發生一系列表面反應，最終導致含碳酸鹽基磷灰石層的形成。生物玻璃陶瓷的生物相容性好，材料植入體內，無排斥、炎性及組織壞死等反應，能與骨形成骨性結合；與骨結合強度大，界面結合能力好，并且成骨較快。

輕基磷灰石陶瓷

輕基磷灰石（簡稱HA或HAP）組成與天然磷灰石礦物相近，是脊椎動物骨和齒的主要無機成分，結構亦非常接近，呈片狀微晶狀態。它作為骨代替物被用于骨移植。

磷酸三鈣

目前廣泛應用的生物降解陶瓷為β-磷酸三鈣（簡稱β- TCP}屬三方晶系，鈣磷原子比為1. 5,是磷酸鈣的一種高溫相。β一TCP的最大優勢就是生物相容性好，植入機體后與骨直接融合，無任何局部炎性反應及全身毒副作用。

生物陶瓷需要解決的問題及發展前景

隨著社會的進步，人類已不再滿足簡單模仿人體器官的形狀，而是追求功能盡善盡美的新型材料。生物陶瓷已成為當今醫學領域一個不可缺少的重要部分。目前，材料科學界已經在這一方面進行了很多的研究。隨著現代科學的飛速發展，技術上的改進不斷完善，生物陶瓷的制備方法也越來越向著可行性發展。多種Ca-P陶瓷與有機材料復合作為骨組織工程支架材料在臨床試驗中，如TCP+膠原，納米晶HA+膠原，TCP+富血小板血漿等。

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責任編輯：殷鵬飛

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