中國粉體網訊 生物陶瓷（Bioceramics）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。廣義講，凡屬生物工程的陶瓷材料統稱為生物陶瓷。生物陶瓷材料根據與組織的結合情況分為生物活性陶瓷材料和生物惰性陶瓷材料。兩者的根本區別在于植入體內后，植入體是否能夠與活組織形成化學鍵合。本文首先對生物惰性陶瓷材料進行簡略介紹。
1.生物惰性陶瓷材料的特性：
該材料在植入生物體內后，無法跟活性組織形成化學鍵合，而是被纖維結締組織膜所包繞。纖維結締組織膜將植入體與修復部位的正常組織分隔開，植入體以異物的形式永久存留于體內。盡管生物惰性陶瓷材料不能與人體組織發生化學鍵合，但由于其良好的力學性能、優秀的耐磨損能力和化學穩定性，生物惰性陶瓷材料仍然是一類重要的替代型硬組織修復材料。如何提高生物惰性陶瓷材料的斷裂韌性，克服其脆性，以及引入生物活性成分改善其與人體組織的結合，是生物惰性陶瓷材料研究的主要內容。
2.生物惰性陶瓷的分類：
生物惰性醫用陶瓷材料包括氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷、玻璃陶瓷等，它們化學性質穩定，生物相容性好，在體內耐腐蝕、不降解，與人體組織不產生化學結合。臨床上常用的生物惰性陶瓷有氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷等，其中，以Al、Mg、Ti、Zr的氧化物應用最為廣泛。生物惰性陶瓷一般具有較高的強度和耐磨性能，在醫療上主要用于制作人工關節、人工骨、口腔植入體、全瓷牙和牙冠等方面。
（1）氧化鋁（Al2O3）陶瓷材料
氧化鋁有多種晶型，其中高溫晶型α-Al2O3的熱穩定性和化學穩定性最好，α-Al2O3的密度為3.99g/cm3，輕于不銹鋼、鈦及鈦合金等常見的生物醫用金屬材料。α-Al2O3屬于離子鍵為主的晶體，鍵力較強，使得Al2O3具有高的熔點（2050℃）、硬度、耐化學腐蝕性和彈性模量。
早在1969年，氧化鋁陶瓷作為永久性可移植骨假體，植入成年雜種狗的股骨進行試驗，發現多晶氧化鋁陶瓷對包括生物環境在內的任何環境都呈現惰性及其優越的耐磨損性和高的抗壓強度。氧化鋁陶瓷在人體內極其穩定，硬度高，幾乎不會被磨損，這使得氧化鋁陶瓷材料成為最早獲得臨床應用的生物惰性陶瓷材料。
（2）氧化鋯（ZrO2）陶瓷材料
氧化鋯是常溫下斷裂韌性最高的氧化物陶瓷，廣泛用作為結構材料。與氧化鋁陶瓷相比，氧化鋯陶瓷具有更高的常溫強度和斷裂韌性，彈性模量較低，但硬度和耐磨性能不如氧化鋁陶瓷。
氧化鋯由于其優良的生物相容性，具有較高的斷裂韌性和強度、較低的彈性模量，在醫療領域目前主要用于人工關節、牙根、牙冠和全瓷牙, 是迄今為止強度最高的牙科修復材料。與聚乙烯配對用于人工關節時，其摩擦潤滑方面與氧化鋁有相似的性能。氧化鋯陶瓷斷裂韌性較高，氧化鋯股骨頭假體的臨床破裂率要低于氧化鋁陶瓷股骨頭。
3.生物惰性陶瓷材料的優劣勢：
生物惰性材料應用于人工髖關節的主要優點：
（1）耐磨損，能較好地抵抗研磨性磨損和第三體磨損；
（2）強度較高，能滿足負重部位修復對材料強度的要求；
（3）硬度高，無蠕變現象，結構穩定；
（4）微晶結構表面可進行高拋光加工；
（5）親水性好，潤滑性能出色；
（6）化學性質穩定，有極好的耐腐蝕性，幾乎無離子釋放；
（7）生物學惰性，不易引起細胞反應；
（8）表面不易附著細菌；
（9）表面退化緩慢。
生物惰性陶瓷的缺點
生物惰性陶瓷在體內被纖維組織包裹或與骨組織之間形成纖維組織界面的特性影響了該材料在骨缺損修復中的應用，因為骨與材料之間存在纖維組織界面，阻礙了材料與骨的結合，也影響了材料的骨傳導性，長期滯留在體內產生結構上的缺陷，使骨組織產生力學上的薄弱。
4.代表性公司舉例：
全球生物惰性陶瓷市場的領先公司包括CoorsTek（美國），CeramTec（德國），Kyocera（日本），Morgan Advance Material（英國），NGK Spark Plug（日本），DePuy Synthes（美國），Zimmer Biomet（美國）， Rauschert（德國），Straumann（瑞士），HC Stark（德國），3M（美國），DSM（荷蘭）等。
（中國粉體網編輯整理/Betty）
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