医用无机材料
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• 黑色或灰色为无机晶粒(长 约1.0 μm，宽0.3 μm)， 属方解石晶体(CaCO3)，有 时为磷酸钙，它们构成骨 架，在晶粒之间为晶界， 是有机生命物质。
图3 鸡蛋壳中的晶粒及晶界
二 生物陶瓷材料的分类
• 按其生物性能,生物陶瓷可分为3类如表1 所示：
结构稳定,具有较高的 强度、耐磨性及化学 稳定性。
第一节 概述
• 一 生物医用无机材料的基本条件：
1.良好的生物相容性 2.杂质元素及溶出物含量低 3.有效性 4.成型加工性能 5.良好的耐消毒灭菌性
二 生物医用无机材料分类
• 按照无机材料的成分和性质分类
1.生物陶瓷材料 2.生物玻璃材料 3.生物玻璃陶瓷 4.生物医用无机骨水泥 5.生物复合无机材料
• 具体机制： ①生物化学溶解
是一种体液介导过程。溶解速率决定于多种因 素，包括周围体液成分和PH、材料的比表面积 、材料的相组成和结构、材料的结晶度和杂质 的种类及含量以及材料的溶度积等。
②物理解体
是体液浸入陶瓷，导致由于烧结不完全而残留 的微孔，使连接晶粒的“细颈”溶解，从而解 体为微粒的过程。
优点：生物相容性良好，在人体内稳定性高， 机械强度较大。
缺点： ①与骨不发生化学结合，长时间后与骨的固定
会发生松弛； ②机械强度不高； ③杨氏模量过高(380GPa)； ④摩擦系数铝陶瓷制成多孔质形态，使骨组织 长入其孔隙而使植入体固定，保证植入物 与骨头的良好结合。
生物陶瓷骨体
生物陶瓷血管
三 典型的生物陶瓷材料
（一）惰性生物陶瓷材料 生物惰性陶瓷是一类暴露于生物环境中，与组织几乎不 发生化学变化的材料，所引起的组织反应主要表现为材 料周围会形成厚度不同的包裹性纤维膜。
主要用于人体骨骼、关节及齿根的修复和替换，以及心 脏瓣膜等
1.氧化铝陶瓷
• 生物医用氧化铝陶瓷由高纯Al2O3组成，主要晶相 为刚玉（α- Al2O3 ）的陶瓷材料，有稳定的刚 玉型结构，属于六方晶系，氧原子形成六方最紧 密堆积，六个氧离子（离子半径为0.132nm）围 成一个八面体，半径较小的铝离子（离子半径为 0.057nm）则处于八面体中心的空隙，单位晶胞 是面心的菱面体
经过近20 年的研究和发展，医用生物陶 瓷材料经历了三个发展阶段： 生物隋性材料、 生物活性及可吸收材料 可再生组织的生物活性材料。
结构
图1 陶瓷显微结构示意图
由许多不规则晶粒所组成，中间有晶界隔开
图2、PTC-BaTiO3 半导体陶瓷
• 鸡蛋壳就是活的生物陶瓷 。蛋壳是由活细胞所构成 ，其中就有类似陶瓷的晶 粒及晶界结构
生物陶瓷——主要是用于人体硬组织修 复和重建的生物医学陶瓷材料。
➢生物陶瓷的类型和特点 ➢惰性生物陶瓷材料 ➢可吸收生物材料 ➢生物活性陶瓷 ➢可治疗癌症的生物陶瓷
第二节 生物陶瓷
• 一 生物陶瓷的发展概况及结构特点 生物陶瓷材料是指与人体工程有关的可用于人体组织修 复的一类陶瓷材料
具有以下特点： ①在人体内理化性能稳定，具有良好的生物相容性； ②材料的性能可通过成分设计进行控制； ③容易成形，可按需要制成各种形状和尺寸； ④容易着色，是较理想的口腔材料。
1.2.氧化铝陶瓷的性能
A 化学组成和物理性能
氧化铝质量分数/%
高纯氧化铝陶瓷 >99.9
杂志质量分数/% 氧化镁/%
密度（g.cm-3） 平均晶粒尺寸/μm
0.01 <0.1 >3.98 2～6
硬度HV 抗压强度/MPa 抗弯强度/MPa 弹性模量/GPa
2300 4400 450 420
ISO6474标准 >99.5
可与生物体组织形成 化学键结合
可被逐步降解和吸收,并 随之为新生组织替代
有各种不同的化学成分，根据其在生理环境中的 化学活性和性质可分为四类：
近似于惰性：三氧化二铝、氧化锆等氧化物生物陶 瓷，Si3N4、钛酸钡等非氧化物生物陶瓷以及医用 碳素等，这类材料长期暴露于生理环境下能保持稳 定。
表面活性：羟基磷灰石生物活性陶瓷和生物活性玻 璃陶瓷，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性结合，起到了适合新生 骨沉积的生理支架作用，也就是所谓的“骨引导” 和“骨传导”作用。
（四）双相生物陶瓷材料
• 羟基磷灰石陶瓷材料 有着优良的生物相容 性，能较快地引导骨 再生，不通过中间介 质直接与骨键合，然 而由于烧结后的羟基 磷灰石晶体结晶度提 高，所以在体内很难
降解。
• β-TCP比HAP有着更好 的溶解性和降解性， 但研究表明，β-TCP 降解速度太快，不能 形成良好的骨键合， 且过快的降解速度不 利于体内生物组织在 材料上的附着，不利 于诱导成骨。
• 可吸收生物陶瓷的降解和吸收除受上述因素影响外 还受宿主的个体差异、植入部位等影响。
• 要实现可吸收生物陶瓷的降解吸收与新骨替换同步 进行是相当困难的，常出现溶解速度与新骨生长速 度不匹配，导致局部塌陷。
可吸收生物陶瓷植入体内后的降解过程：
• 材料先被体液溶解和组织吸收，解体成小颗粒，然后 这些小颗粒不断被吞噬细胞所吞噬。
• 主要以β-磷酸三钙（β-TCP）及硫酸钙生物陶 瓷为代表。
β-磷酸三钙（β-TCP）
• 在生理环境下致密的β-TCP可保持稳定，而多孔型 β-TCP则发生生物降解和吸收，并被新骨逐步取代。
• β-TCP具有较好的生物相容性，植入体内后血液中 钙磷比保持正常，无明显毒性反应和副作用。
• 控制β-TCP的微观结构及组成可制备出不同降解速 率的材料，如：随表面积增大，材料结晶度降低， 晶体结晶完整性下降，晶粒减小，以及被CO32-,F,Mg2+等离子取代而使降解加快等。
• 沉积层的厚度一般为1mm。
弹性模量为20GPa， 抗弯强度高达275-620MPa， 韧性好，韧性比氧化铝陶瓷 高25倍。
全热解碳双叶瓣人工心脏瓣膜
2.2低温气相沉积碳(ULTI碳)：
用电弧等离子体溅射或电子束加热碳源制取的 各向同性的碳薄膜，其膜厚一般在1μm左右。
特点： 高密度和高强度，但仅作为薄的涂层材料使用。 UTLI涂层与金属的结合强度高，涂层的耐磨性良好 ，成为制造人工机械心脏瓣膜的理想材料。
• 致密的氧化铝生物陶瓷与机体之间会形成一种形态 性结合，即依靠组织长入材料表面的凹凸不平而实 现机械锁合。
• 多孔的氧化铝陶瓷，新生组织可长入空隙内，会提 高生物陶瓷与机体组织之间的结合强度。
• 用于关节修复、牙根种植、制作骨折夹板与内固定 器件，最适用于人工关节头和臼等承受摩擦力作用 的部位。
羟基磷灰石(hydroxyapatite 简称HAP) 分子式是Ca10(PO4)6(OH)2, 体积质量为3.16g/cm3,性脆, 折射率为1.64～1.65, 微溶于水,水溶液呈弱碱性(pH7～9),易溶于酸, 难 溶于碱, HAP是强离子交换剂
• HAP是人体内骨和齿的重要组成部分,如人骨成 分中HA的质量分数约65%,人的牙齿釉质中HA的 质量分数则在95%以上,具有优秀的生物相容性 。
• 孔隙的大小应当满足骨单位和骨细胞生长所需的 空间, 孔尺寸大于200μm,是骨传导的基本要求; 200～400μm最有利于新骨生长。
• 当孔隙率超过30%后,孔隙可以相互连通,新骨组织 可以从人工骨表面长入内部贯通性孔隙，
• 孔隙率越高，越有利于新骨的长入，为满足临床 应用对力学性能的要求,一般种植体孔隙率在45% ～55%之间
缺点：降低陶瓷的机械强度，多孔氧化铝陶瓷的强 度随空隙率的增加而急剧降低。只能用于不 负重或负重轻的部位。
改善：将金属与氧化铝复合 在金属表面形成多孔性氧化铝薄层
Al2O3-金属组合全髋关节
2 医用碳材料
指作为生物医学使用的各种碳素及其复合材料 具有极好的抗血栓性，作为生物医学材料使用
的主要有三种：玻璃碳、低温各向同性碳和超 低温各向同性碳。 这三种碳在生理环境中化学性质稳定，也不发 生疲劳破坏，是生物相容性非常好的一类惰性 材料。
HAP陶瓷与骨键合的机制：
• HAP陶瓷植入骨内后由成骨细胞在其表面直接分化 形成骨基质，产生一个宽为3～5μm的无定形电子 密度带，胶原纤维束长入此区域和细胞之间，骨 盐结晶在这个无定形带中发生。
• 随着矿化的进行，无定形带缩小至0.05～0.2μm， HAP植入体和骨的键合就是通过这个很窄的键合带 实现的。
第三章 医用无机材料
第一节 概述
18世纪初开始应用。无毒、与生物体组织有良 好的生物相容性、耐腐蚀。
包括生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料三大类， 主要用于齿科、骨科修复和植入材料。
基本都是脆性材料，容易破裂，发展方向应向 开发复合（多相）生物材料以及在金属基体上 加涂无机生物陶瓷涂层（薄膜）材料的方面引 导。
• HAP生物陶瓷脆性大，在生理环境中抗疲劳性 能差，不用于人体承力部位的修复。
多孔HAP陶瓷
• 人体的骨组织就是一种多孔的组织，以适应一定 范围内应力的变化，多孔羟基磷灰石的设计就是 出于模拟人体骨组织结构的想法。
• 多孔生物陶瓷种植体而言,决定骨长入方式和数量 的因素 有：孔径、孔率及孔的内部连通性
组织工程人耳
2.1 热解碳
• 热解碳优良的力学特性和生物相容性是由于其 有独特的结构,而含一定量硅的各向同性热解 碳被证明耐久性更好,生物稳定性更好。
层间堆叠是折皱无序或扭曲 变形的，这种扭曲结构使得 热解碳具有很好的耐久性。
• 制备：将甲烷、丙烷等碳氢化合物通入硫化床中，以惰 性气体为载气（N2）在1000-2400℃热解、沉积而得。
HAP与骨形成键合的表现为：
• 在光学显微镜下， 新骨和HAP植入体 在界面上直接接触 ，其间无纤维组织 存在；
• HAP植入体-骨界面 的结合强度等于甚 至超过植入体或骨 自身的结合强度
（三）可吸收生物陶瓷
• 可吸收生物陶瓷在生物体内，被体液溶解吸收 或被代谢系统排出体外，最终使缺损的部位完 全被新生的骨组织取代。
优点： ➢ 质轻且具有良好的润滑性和抗疲劳特性； ➢ 弹性模量和致密度与人骨大致相同； ➢ 生物相容性好，特别是抗凝血性佳，与血细胞中
的元素相容性极好，不影响血浆中的蛋白质和酶 的活性。 ➢ 在人体内不发生反应和溶解，生物亲和性良好， 耐蚀，对人体组织的力学刺激小。
主要用于制造心血管修复体的重要材料、 人工骨、人工牙根、肌腱和人工韧带等， 还可用于人工软骨、人工中耳、人工关节 运动磨损表面作为减磨涂层和血液净化等。 尤其是它的较高的抗血栓性、耐磨性、低 比重和长期使用不劣化等性能，使碳素材 料几乎是目前唯一可选用的人工心脏瓣膜 材料。
≦0.1 ≦0.3 >3.9
<7
>2000 4000 400 380
B 医用氧化铝陶瓷的几个重要性能及要求
基本性能
重要性原因
高的抗腐蚀性
保证生物惰性
优异的刚性及良好的表面 抛光性能
高杨氏模量和高抗压强度
保证高耐磨性 保证坚硬不变形
高的机械强度 高纯度
保证良好的疲劳性能，以 及安全性和可靠性
保证长期稳定性
2.3 碳纤维
• GB8718-88对碳纤维的定义：含碳量不低于93%的 纤维状材料。
• 属于有机物转化而成的过渡态碳的一种 • 结构：以乱层石墨结构形式存在 • 具有碳素材料的特性，又兼备纺织纤维的柔软可
加工性，耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀 性
（二）生物活性陶瓷 — HAP
• 生物活性陶瓷在生物体内与周围组织甚至软骨 组织形成较强的化学键，用于骨组织修复。
混合不同比例的HAP和β-TCP可得到双相生物陶瓷材料，通过调节单相HAP和βTCP陶瓷的比例，有望实现材料在体内的降解速度与骨组织生长速度的匹配问题
四 生物陶瓷材料的应用
• 1.作为硬组织修复、替代、填充材料。 • 2.用于耳鼻喉科的生物陶瓷材料 • 3.用于治疗癌症的生物陶瓷材料
可吸收性：如石膏、磷酸三钙陶瓷，在生理环 境中可逐渐被降解吸收，诱导骨质生长，并随 之被新组织所替代，从而达到修复或替换病损 组织的目的 。
复合型：生物陶瓷与生物陶瓷或与其他无机材 料、有机材料复合而成的复合型材料。根据临 床的不同要求可以制成不同类型的复合材料。
在临床上生物陶瓷主要用于肌肉一骨骼系 统的修复和替换，也可用于心血管系统的 修复、制作药物释放和传递的载体。复合 型的生物陶瓷还可以用于制造人工腱和韧 带等。
图3 鸡蛋壳中的晶粒及晶界
二 生物陶瓷材料的分类
• 按其生物性能,生物陶瓷可分为3类如表1 所示：
结构稳定,具有较高的 强度、耐磨性及化学 稳定性。
第一节 概述
• 一 生物医用无机材料的基本条件：
1.良好的生物相容性 2.杂质元素及溶出物含量低 3.有效性 4.成型加工性能 5.良好的耐消毒灭菌性
二 生物医用无机材料分类
• 按照无机材料的成分和性质分类
1.生物陶瓷材料 2.生物玻璃材料 3.生物玻璃陶瓷 4.生物医用无机骨水泥 5.生物复合无机材料
• 具体机制： ①生物化学溶解
是一种体液介导过程。溶解速率决定于多种因 素，包括周围体液成分和PH、材料的比表面积 、材料的相组成和结构、材料的结晶度和杂质 的种类及含量以及材料的溶度积等。
②物理解体
是体液浸入陶瓷，导致由于烧结不完全而残留 的微孔，使连接晶粒的“细颈”溶解，从而解 体为微粒的过程。
优点：生物相容性良好，在人体内稳定性高， 机械强度较大。
缺点： ①与骨不发生化学结合，长时间后与骨的固定
会发生松弛； ②机械强度不高； ③杨氏模量过高(380GPa)； ④摩擦系数铝陶瓷制成多孔质形态，使骨组织 长入其孔隙而使植入体固定，保证植入物 与骨头的良好结合。
生物陶瓷骨体
生物陶瓷血管
三 典型的生物陶瓷材料
（一）惰性生物陶瓷材料 生物惰性陶瓷是一类暴露于生物环境中，与组织几乎不 发生化学变化的材料，所引起的组织反应主要表现为材 料周围会形成厚度不同的包裹性纤维膜。
主要用于人体骨骼、关节及齿根的修复和替换，以及心 脏瓣膜等
1.氧化铝陶瓷
• 生物医用氧化铝陶瓷由高纯Al2O3组成，主要晶相 为刚玉（α- Al2O3 ）的陶瓷材料，有稳定的刚 玉型结构，属于六方晶系，氧原子形成六方最紧 密堆积，六个氧离子（离子半径为0.132nm）围 成一个八面体，半径较小的铝离子（离子半径为 0.057nm）则处于八面体中心的空隙，单位晶胞 是面心的菱面体
经过近20 年的研究和发展，医用生物陶 瓷材料经历了三个发展阶段： 生物隋性材料、 生物活性及可吸收材料 可再生组织的生物活性材料。
结构
图1 陶瓷显微结构示意图
由许多不规则晶粒所组成，中间有晶界隔开
图2、PTC-BaTiO3 半导体陶瓷
• 鸡蛋壳就是活的生物陶瓷 。蛋壳是由活细胞所构成 ，其中就有类似陶瓷的晶 粒及晶界结构
生物陶瓷——主要是用于人体硬组织修 复和重建的生物医学陶瓷材料。
➢生物陶瓷的类型和特点 ➢惰性生物陶瓷材料 ➢可吸收生物材料 ➢生物活性陶瓷 ➢可治疗癌症的生物陶瓷
第二节 生物陶瓷
• 一 生物陶瓷的发展概况及结构特点 生物陶瓷材料是指与人体工程有关的可用于人体组织修 复的一类陶瓷材料
具有以下特点： ①在人体内理化性能稳定，具有良好的生物相容性； ②材料的性能可通过成分设计进行控制； ③容易成形，可按需要制成各种形状和尺寸； ④容易着色，是较理想的口腔材料。
1.2.氧化铝陶瓷的性能
A 化学组成和物理性能
氧化铝质量分数/%
高纯氧化铝陶瓷 >99.9
杂志质量分数/% 氧化镁/%
密度（g.cm-3） 平均晶粒尺寸/μm
0.01 <0.1 >3.98 2～6
硬度HV 抗压强度/MPa 抗弯强度/MPa 弹性模量/GPa
2300 4400 450 420
ISO6474标准 >99.5
可与生物体组织形成 化学键结合
可被逐步降解和吸收,并 随之为新生组织替代
有各种不同的化学成分，根据其在生理环境中的 化学活性和性质可分为四类：
近似于惰性：三氧化二铝、氧化锆等氧化物生物陶 瓷，Si3N4、钛酸钡等非氧化物生物陶瓷以及医用 碳素等，这类材料长期暴露于生理环境下能保持稳 定。
表面活性：羟基磷灰石生物活性陶瓷和生物活性玻 璃陶瓷，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性结合，起到了适合新生 骨沉积的生理支架作用，也就是所谓的“骨引导” 和“骨传导”作用。
（四）双相生物陶瓷材料
• 羟基磷灰石陶瓷材料 有着优良的生物相容 性，能较快地引导骨 再生，不通过中间介 质直接与骨键合，然 而由于烧结后的羟基 磷灰石晶体结晶度提 高，所以在体内很难
降解。
• β-TCP比HAP有着更好 的溶解性和降解性， 但研究表明，β-TCP 降解速度太快，不能 形成良好的骨键合， 且过快的降解速度不 利于体内生物组织在 材料上的附着，不利 于诱导成骨。
• 可吸收生物陶瓷的降解和吸收除受上述因素影响外 还受宿主的个体差异、植入部位等影响。
• 要实现可吸收生物陶瓷的降解吸收与新骨替换同步 进行是相当困难的，常出现溶解速度与新骨生长速 度不匹配，导致局部塌陷。
可吸收生物陶瓷植入体内后的降解过程：
• 材料先被体液溶解和组织吸收，解体成小颗粒，然后 这些小颗粒不断被吞噬细胞所吞噬。
• 主要以β-磷酸三钙（β-TCP）及硫酸钙生物陶 瓷为代表。
β-磷酸三钙（β-TCP）
• 在生理环境下致密的β-TCP可保持稳定，而多孔型 β-TCP则发生生物降解和吸收，并被新骨逐步取代。
• β-TCP具有较好的生物相容性，植入体内后血液中 钙磷比保持正常，无明显毒性反应和副作用。
• 控制β-TCP的微观结构及组成可制备出不同降解速 率的材料，如：随表面积增大，材料结晶度降低， 晶体结晶完整性下降，晶粒减小，以及被CO32-,F,Mg2+等离子取代而使降解加快等。
• 沉积层的厚度一般为1mm。
弹性模量为20GPa， 抗弯强度高达275-620MPa， 韧性好，韧性比氧化铝陶瓷 高25倍。
全热解碳双叶瓣人工心脏瓣膜
2.2低温气相沉积碳(ULTI碳)：
用电弧等离子体溅射或电子束加热碳源制取的 各向同性的碳薄膜，其膜厚一般在1μm左右。
特点： 高密度和高强度，但仅作为薄的涂层材料使用。 UTLI涂层与金属的结合强度高，涂层的耐磨性良好 ，成为制造人工机械心脏瓣膜的理想材料。
• 致密的氧化铝生物陶瓷与机体之间会形成一种形态 性结合，即依靠组织长入材料表面的凹凸不平而实 现机械锁合。
• 多孔的氧化铝陶瓷，新生组织可长入空隙内，会提 高生物陶瓷与机体组织之间的结合强度。
• 用于关节修复、牙根种植、制作骨折夹板与内固定 器件，最适用于人工关节头和臼等承受摩擦力作用 的部位。
羟基磷灰石(hydroxyapatite 简称HAP) 分子式是Ca10(PO4)6(OH)2, 体积质量为3.16g/cm3,性脆, 折射率为1.64～1.65, 微溶于水,水溶液呈弱碱性(pH7～9),易溶于酸, 难 溶于碱, HAP是强离子交换剂
• HAP是人体内骨和齿的重要组成部分,如人骨成 分中HA的质量分数约65%,人的牙齿釉质中HA的 质量分数则在95%以上,具有优秀的生物相容性 。
• 孔隙的大小应当满足骨单位和骨细胞生长所需的 空间, 孔尺寸大于200μm,是骨传导的基本要求; 200～400μm最有利于新骨生长。
• 当孔隙率超过30%后,孔隙可以相互连通,新骨组织 可以从人工骨表面长入内部贯通性孔隙，
• 孔隙率越高，越有利于新骨的长入，为满足临床 应用对力学性能的要求,一般种植体孔隙率在45% ～55%之间
缺点：降低陶瓷的机械强度，多孔氧化铝陶瓷的强 度随空隙率的增加而急剧降低。只能用于不 负重或负重轻的部位。
改善：将金属与氧化铝复合 在金属表面形成多孔性氧化铝薄层
Al2O3-金属组合全髋关节
2 医用碳材料
指作为生物医学使用的各种碳素及其复合材料 具有极好的抗血栓性，作为生物医学材料使用
的主要有三种：玻璃碳、低温各向同性碳和超 低温各向同性碳。 这三种碳在生理环境中化学性质稳定，也不发 生疲劳破坏，是生物相容性非常好的一类惰性 材料。
HAP陶瓷与骨键合的机制：
• HAP陶瓷植入骨内后由成骨细胞在其表面直接分化 形成骨基质，产生一个宽为3～5μm的无定形电子 密度带，胶原纤维束长入此区域和细胞之间，骨 盐结晶在这个无定形带中发生。
• 随着矿化的进行，无定形带缩小至0.05～0.2μm， HAP植入体和骨的键合就是通过这个很窄的键合带 实现的。
第三章 医用无机材料
第一节 概述
18世纪初开始应用。无毒、与生物体组织有良 好的生物相容性、耐腐蚀。
包括生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料三大类， 主要用于齿科、骨科修复和植入材料。
基本都是脆性材料，容易破裂，发展方向应向 开发复合（多相）生物材料以及在金属基体上 加涂无机生物陶瓷涂层（薄膜）材料的方面引 导。
• HAP生物陶瓷脆性大，在生理环境中抗疲劳性 能差，不用于人体承力部位的修复。
多孔HAP陶瓷
• 人体的骨组织就是一种多孔的组织，以适应一定 范围内应力的变化，多孔羟基磷灰石的设计就是 出于模拟人体骨组织结构的想法。
• 多孔生物陶瓷种植体而言,决定骨长入方式和数量 的因素 有：孔径、孔率及孔的内部连通性
组织工程人耳
2.1 热解碳
• 热解碳优良的力学特性和生物相容性是由于其 有独特的结构,而含一定量硅的各向同性热解 碳被证明耐久性更好,生物稳定性更好。
层间堆叠是折皱无序或扭曲 变形的，这种扭曲结构使得 热解碳具有很好的耐久性。
• 制备：将甲烷、丙烷等碳氢化合物通入硫化床中，以惰 性气体为载气（N2）在1000-2400℃热解、沉积而得。
HAP与骨形成键合的表现为：
• 在光学显微镜下， 新骨和HAP植入体 在界面上直接接触 ，其间无纤维组织 存在；
• HAP植入体-骨界面 的结合强度等于甚 至超过植入体或骨 自身的结合强度
（三）可吸收生物陶瓷
• 可吸收生物陶瓷在生物体内，被体液溶解吸收 或被代谢系统排出体外，最终使缺损的部位完 全被新生的骨组织取代。
优点： ➢ 质轻且具有良好的润滑性和抗疲劳特性； ➢ 弹性模量和致密度与人骨大致相同； ➢ 生物相容性好，特别是抗凝血性佳，与血细胞中
的元素相容性极好，不影响血浆中的蛋白质和酶 的活性。 ➢ 在人体内不发生反应和溶解，生物亲和性良好， 耐蚀，对人体组织的力学刺激小。
主要用于制造心血管修复体的重要材料、 人工骨、人工牙根、肌腱和人工韧带等， 还可用于人工软骨、人工中耳、人工关节 运动磨损表面作为减磨涂层和血液净化等。 尤其是它的较高的抗血栓性、耐磨性、低 比重和长期使用不劣化等性能，使碳素材 料几乎是目前唯一可选用的人工心脏瓣膜 材料。
≦0.1 ≦0.3 >3.9
<7
>2000 4000 400 380
B 医用氧化铝陶瓷的几个重要性能及要求
基本性能
重要性原因
高的抗腐蚀性
保证生物惰性
优异的刚性及良好的表面 抛光性能
高杨氏模量和高抗压强度
保证高耐磨性 保证坚硬不变形
高的机械强度 高纯度
保证良好的疲劳性能，以 及安全性和可靠性
保证长期稳定性
2.3 碳纤维
• GB8718-88对碳纤维的定义：含碳量不低于93%的 纤维状材料。
• 属于有机物转化而成的过渡态碳的一种 • 结构：以乱层石墨结构形式存在 • 具有碳素材料的特性，又兼备纺织纤维的柔软可
加工性，耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀 性
（二）生物活性陶瓷 — HAP
• 生物活性陶瓷在生物体内与周围组织甚至软骨 组织形成较强的化学键，用于骨组织修复。
混合不同比例的HAP和β-TCP可得到双相生物陶瓷材料，通过调节单相HAP和βTCP陶瓷的比例，有望实现材料在体内的降解速度与骨组织生长速度的匹配问题
四 生物陶瓷材料的应用
• 1.作为硬组织修复、替代、填充材料。 • 2.用于耳鼻喉科的生物陶瓷材料 • 3.用于治疗癌症的生物陶瓷材料
可吸收性：如石膏、磷酸三钙陶瓷，在生理环 境中可逐渐被降解吸收，诱导骨质生长，并随 之被新组织所替代，从而达到修复或替换病损 组织的目的 。
复合型：生物陶瓷与生物陶瓷或与其他无机材 料、有机材料复合而成的复合型材料。根据临 床的不同要求可以制成不同类型的复合材料。
在临床上生物陶瓷主要用于肌肉一骨骼系 统的修复和替换，也可用于心血管系统的 修复、制作药物释放和传递的载体。复合 型的生物陶瓷还可以用于制造人工腱和韧 带等。