生物陶瓷的简介与应用

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生物陶瓷的概述

生物陶瓷是材料工业发展的一个新领域，受到世界各国的重视。生物陶瓷是指用作特定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。生物陶瓷不仅具有不锈钢、塑料所具有的特性，而且具有亲水性，能与细胞等生物组织表现出良好的亲和性，生物陶瓷主要是用于人体硬组织修复和重建的陶瓷材料,与传统的陶瓷材料不同,它不单指多晶体,而且包括单晶体、非晶体生物玻璃和微晶玻璃、涂层材料、梯度材料、无机与金属的复合、无机与无机、无机与有机或生物材料的复合材料。

生物陶瓷按其生物学性能可分为生物活性陶瓷和生物惰性陶瓷。生物惰性陶瓷的化学性能稳定，生物相容性好，如氧化铝、氧化锆等，其物理机械性能及功能特性与人体组织相匹配，主要特点是力学强度高，耐磨性强。生物活性陶瓷包括表面活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，常见的生物活性陶瓷有生物活性玻璃、羟基磷灰石陶瓷、磷酸三钙、硫酸钙陶瓷等。

根据生物陶瓷在生理环境中的化学活性，生物陶瓷又可分为3种类型 ：近于惰性的生物陶瓷，表面活性的生物陶瓷和可吸收生物陶瓷。生物陶瓷和其他材料所构成的复合材料可被认为是第4类陶瓷。近于惰性的生物陶瓷，如氧化铝（Al2O3）和氧化锆（ZrO2）生物陶瓷等，长期暴露于生理环境中不发生或仅发生十分微弱的化学反应，能保持长期稳定。生物惰性陶瓷主要包括氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、生物玻璃陶瓷、复合材料与涂层、多孔质陶瓷材料。表面活性生物陶瓷主要是羟基磷灰石生物活性陶瓷、生物活性玻璃陶瓷及复合材料与涂层，在生理环境中可通过其表面发生的生物化学反应与组织形成化学键结合。可吸收陶瓷，包括羟基磷灰石及磷酸钙系统吸收骨置换材料，如石膏，磷酸三钙陶瓷，在生理环境中可被逐步降解和吸收。常见生物陶瓷主要制备方法、相关特征比较及常见用途见上表。

生物陶瓷的应用

不同种类的生物陶瓷的物理、化学和生物学性质差别很大，在医学领域中有着不同的用途。在临床中，生物陶瓷主要用于肌肉-骨骼系统的修复和替换，用于骨科、整形外科、牙科、口腔外科、心血管外科、眼外科、耳鼻喉科及普通外科等方面，在临床上已用于髋、膝关节、人造牙根、牙嵴增高和加固,颌面重建、心脏瓣膜、中耳听骨等。

也可用于测量和诊断，用于心血管系统的修复和制作药物释放和传递载体。它们的生物相容性和磁性或放射性，能有效治疗肿瘤。生物陶瓷药物释放载体是 20世纪80年代末开始发展出来的一类新型药物缓释系统。生物陶瓷在临床的部分应用见表。