中國粉體網訊生物陶瓷,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相關的生物、醫用、生物化學等的陶瓷材料。生物陶瓷不僅具有不銹鋼、塑料等所具有的特性,而且具有親水性,能與細胞等生物組織表現出良好的親和性,它是材料工業發展的一個新領域,受到世界各國的重視。
生物陶瓷的分類
生物陶瓷的分類及組成
生物惰性陶瓷
生物惰性陶瓷材料的結構比較穩定,分子中的鍵合力較強,而且都具有較高的強度、耐磨性和化學穩定性。
氧化鋁陶瓷
目前氧化鋁陶瓷已經應用于人造骨、人工關節及人造齒根的制作方面。氧化鋁陶瓷在體外對熱纖維細胞只有微弱的毒性,長時間存于體內環境,力學特性也無明顯改變,硬度超過2000維氏單位。近些年隨著熱等靜壓成型技術和激光刻蝕技術的應用,使三代氧化鋁陶瓷晶粒更小,純度及密度更高,強度和硬度得到顯著增加,破裂率顯著降低。氧化鋁陶瓷超強的硬度,良好的抗磨損能力,使之成為骨科THA中主要的生物材料。
氧化鋯陶瓷
近年來,氧化鋯陶瓷由于其優良的力學性能,尤其是其遠高于氧化鋁陶瓷的斷裂韌性,使其作為增強增韌第二相材料在人體硬組織修復體方面取得了較大的研究進展。
生物活性陶瓷
生物活性陶瓷又叫生物降解陶瓷,包括活性陶瓷和生物吸收性陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羥基,還可做成多孔性,生物組織可長入并同其表面發生牢固的鍵合;生物吸收陶瓷的特點是能部分吸收或者全部吸收,在生物體內能夠誘發新生骨的生長。
生物活性玻璃
主要是由SiO2、P2O5、CaO、Na2O構成,可以鍵合到現有的骨組織中,可降解,并通過它們的溶解產物對細胞的作用刺激新骨生長。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。
羥基磷灰石陶瓷材料
生物活性陶瓷中應用最多的是羥基磷灰石,簡稱HAp,屬表面活性材料,由于生物體硬組織(牙齒、骨)的主要成分是羥基磷灰石,因此有人也把羥基磷灰石陶瓷稱為人工骨。具有生物活性和生物相容性好、無毒、無排斥反應、不致癌、可降解、可與骨直接結合等特點,是一種臨床應用價值很高的生物活性陶瓷材料。
磷酸鈣陶瓷材料
目前廣泛應用的生物降解陶瓷為β-磷酸三鈣,β-磷酸三鈣的最大優勢就是生物相容性好,植入基體與骨直接融合,無任何局部炎性反應及全身毒副作用。其不足是高切口敏感性導致的低疲勞強度,較高剛性和脆性使其難以加工成型或固定鉆孔。
生物陶瓷的應用
不同種類的生物陶瓷的物理、化學和生物學性質差別很大,在醫學領域有著不同的用途。在臨床中,生物陶瓷主要用于肌肉-骨骼系統的修復和替換,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,在臨床上已用于髖、膝關節、人造牙根、牙嵴增高和加固,頜面重建、心臟瓣膜、中耳聽骨等。也可用于測量和診斷,用于心血管系統的修復和制作藥物釋放和傳遞載體。它們的生物相容性和磁性或放射性,能有效治療腫瘤。
常見生物陶瓷主要制備方法、特性及常見用途
參考資料:
徐慧芳、冷冷等.生物陶瓷應用與市場分析
焦永峰、趙磊.生物陶瓷材料的研究進展
高定、徐永清等.生物陶瓷材料的應用及其研究進展
談國強、賀中亮等.生物陶瓷的應用和研究現狀
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