生物陶瓷 PPT
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生物陶瓷ppt课件
研制具有修复功能的人工替换材料，十分重要
2018/11/26 7
生物功能性
整容和美容 代替患病、缺损 或衰老的硬组织 恢复硬组织的形 矫治先天 畸形 态和功能
2018/11/26
8
相容性
生物相容性 力学相容性 与生物组织有优异的亲和性 物理化学稳定性
抗血栓
灭菌性 在体内长期稳定，不分解、不变质、不变性 生物陶瓷不仅应具有足够的强度，不发生灾难性脆性断裂、疲劳、蠕变及腐 蚀断裂，而且其弹性形变应当和被替换的组织相匹配。植人体的力学相容性 生物陶瓷作为植入材料和人体血液相接触，要求植入物不会对血液细胞造 生物陶瓷植入生物体后，能和生物组织很好地结合，这种结合可以是组织长 植入材料必须能以无菌状态生存下来，不会因环境条件如干热、湿热、气 生物陶瓷必须对生物体无毒、无害、无刺激、无过敏反应、无致畸和致癌等 成破坏，不会形成血栓。 取决于它所承受的应力大小、组织间形成的界面性质以及材料本身的弹性模 人不平整的植入体表面所形成的机械嵌连，也可以是植入体和生理环境间发 体、辐射等的作用而改变其功能，使接触的宿主组织受到感染。 量。 生生化反应而形成的化学键结合。 致突变作用，同时，它又不会被生化作用所破坏。
人体器官和组织往往因疾患、受伤、老化或先天畸形等损伤或缺损而丧失原
有或应有的功能，需修复、再造人体损伤器官和组织，有效地医治人类疾病、
维持人类的健康和延长人类寿命。
生物相容性角度：
采用患者自身的同种组织作修复材料最为理想，但这增加了患者的痛苦和感
染机会，且材料源受到很大的限制。
采用异体材料(如动物骨)，虽材料源不受限制，但有抗原性。
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9.3 惰性生物医用陶瓷
氧化铝陶瓷
《生物医用陶瓷》课件
分类
生物医用陶瓷可分为生物惰性陶 瓷、生物活性陶瓷和可降解陶瓷 等。
生物医用陶瓷的应用领域
人工关节
用于替代磨损或损坏的 关节，如髋关节和膝关
节。
牙科植入物
用于修复或替换牙齿。
血管和心脏瓣膜
用于替换病变的血管和 心脏瓣膜。
骨修复材料
用于修复骨折或填充骨 缺损。
生物医用陶瓷的发展历程
01
02
03
初期阶段
其他新型生物医用陶瓷材料
总结词
随着科技的不断进步，新型生物医用陶瓷材料也不断 涌现，如纳米生物医用陶瓷、光敏生物医用陶瓷等， 为医疗领域提供了更多的选择。
详细描述
纳米生物医用陶瓷是近年来研究的热点之一，通过将陶 瓷材料制备成纳米级，可以获得更优异的物理和生物学 性能。这种材料可以提高骨组织的再生和修复能力，降 低炎症反应和免疫排斥反应等。光敏生物医用陶瓷是一 种具有光敏特性的陶瓷材料，可以通过特定波长的光激 发产生光化学反应，从而在体内实现药物释放、光热治 疗等功能。这种材料在治疗癌症、感染等疾病方面具有 潜在的应用价值。
求。
加工性能决定了材料的加工精度 和表面质量，对于材料的临床应 用效果和使用安全性具有重要影
响。
03
生物医用陶瓷的制备工艺
粉末制备
固相法
将原料在高温下熔融、冷 却、破碎成粉末，再进行 筛分和分级。
化学法
通过化学反应生成所需的 陶瓷粉末，如沉淀法、溶 胶-凝胶法等。
物理法
利用物理过程制备陶瓷粉 末，如蒸发冷凝法、溅射 法等。
《生物医用陶瓷》ppt课件
contents
目录
• 生物医用陶瓷概述 • 生物医用陶瓷的特性 • 生物医用陶瓷的制备工艺 • 生物医用陶瓷的表面改性 • 生物医用陶瓷的最新研究进展 • 生物医用陶瓷的未来展望
生物医用陶瓷可分为生物惰性陶 瓷、生物活性陶瓷和可降解陶瓷 等。
生物医用陶瓷的应用领域
人工关节
用于替代磨损或损坏的 关节，如髋关节和膝关
节。
牙科植入物
用于修复或替换牙齿。
血管和心脏瓣膜
用于替换病变的血管和 心脏瓣膜。
骨修复材料
用于修复骨折或填充骨 缺损。
生物医用陶瓷的发展历程
01
02
03
初期阶段
其他新型生物医用陶瓷材料
总结词
随着科技的不断进步，新型生物医用陶瓷材料也不断 涌现，如纳米生物医用陶瓷、光敏生物医用陶瓷等， 为医疗领域提供了更多的选择。
详细描述
纳米生物医用陶瓷是近年来研究的热点之一，通过将陶 瓷材料制备成纳米级，可以获得更优异的物理和生物学 性能。这种材料可以提高骨组织的再生和修复能力，降 低炎症反应和免疫排斥反应等。光敏生物医用陶瓷是一 种具有光敏特性的陶瓷材料，可以通过特定波长的光激 发产生光化学反应，从而在体内实现药物释放、光热治 疗等功能。这种材料在治疗癌症、感染等疾病方面具有 潜在的应用价值。
求。
加工性能决定了材料的加工精度 和表面质量，对于材料的临床应 用效果和使用安全性具有重要影
响。
03
生物医用陶瓷的制备工艺
粉末制备
固相法
将原料在高温下熔融、冷 却、破碎成粉末，再进行 筛分和分级。
化学法
通过化学反应生成所需的 陶瓷粉末，如沉淀法、溶 胶-凝胶法等。
物理法
利用物理过程制备陶瓷粉 末，如蒸发冷凝法、溅射 法等。
《生物医用陶瓷》ppt课件
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目录
• 生物医用陶瓷概述 • 生物医用陶瓷的特性 • 生物医用陶瓷的制备工艺 • 生物医用陶瓷的表面改性 • 生物医用陶瓷的最新研究进展 • 生物医用陶瓷的未来展望
《生物与抗菌陶瓷》PPT课件
主要包括三类： 一类如羟基磷灰石生物活性陶瓷，其表面本身就由羟基磷灰石构成； 另一类如生物活性玻璃，其表面虽不是羟基磷灰石，但可通过在生理环境中 发生化学反应而在表面形成羟基磷灰石履盖层。 第三类生物活性陶瓷也称生物降解陶瓷(又叫生物吸收性陶瓷)，如磷酸三钙 等，由手可在体内被逐步降解吸收并随精之选P为PT新生组织所替代，故也作为生物7 活性 陶瓷。
反应法和沉淀反应法。
1. 水热反应法
将CaHPO4与CaCO3，按摩尔比为6:4进行配料，并经24小时湿法球磨。然后 将球磨好的浆料倒入反应釜内，加入足够的蒸馏水，在80～100 ℃恒温情况下进
行搅拌反应，冷却后沉淀得到白色羚基磷灰石沉淀物。
此外，日本的青木秀希还直接用磷酸氢钙加水分解的方法在高压反应釜中制
精选PPT
5
3. 烧成 烧成温度、保温时间、烧成气氛等都对氧化铝生物陶瓷的显微结构和性能产
生较大的影响，必须合理控制。 工艺条件对氧化铝(刚玉)生物陶瓷显微结构和性能有较大影响。
17.2.1.3 高纯氧化铝生物陶瓷的性能
要求氧化铝生物陶瓷强度要高，硬度要大，耐腐蚀、耐磨性好、热膨胀系数 要小，材质要轻。
目前国内外己将羟基磷灰石用于人工齿根、骨缺损、脑外科手术的修补、填 充等；用于制造耳听骨链和整形整容的材料。
此外，羟基磷灰石陶瓷在医学上还作为治病时植入体内的药物释放载体一一 人工骨核，治疗骨结核时应用。
精选PPT
11
18 抗菌陶瓷
18.1 概述
埃及金字塔中的木乃伊的包裹布-------植物浸渍液 ------人类最早使用的抗菌剂 1935年德国人G.Domark采用季铵盐处理军服以防止伤口感染。 现代抗菌材料研究和应用--------抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌陶瓷及抗菌金属等 -----应用 于各领域 。
反应法和沉淀反应法。
1. 水热反应法
将CaHPO4与CaCO3，按摩尔比为6:4进行配料，并经24小时湿法球磨。然后 将球磨好的浆料倒入反应釜内，加入足够的蒸馏水，在80～100 ℃恒温情况下进
行搅拌反应，冷却后沉淀得到白色羚基磷灰石沉淀物。
此外，日本的青木秀希还直接用磷酸氢钙加水分解的方法在高压反应釜中制
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3. 烧成 烧成温度、保温时间、烧成气氛等都对氧化铝生物陶瓷的显微结构和性能产
生较大的影响，必须合理控制。 工艺条件对氧化铝(刚玉)生物陶瓷显微结构和性能有较大影响。
17.2.1.3 高纯氧化铝生物陶瓷的性能
要求氧化铝生物陶瓷强度要高，硬度要大，耐腐蚀、耐磨性好、热膨胀系数 要小，材质要轻。
目前国内外己将羟基磷灰石用于人工齿根、骨缺损、脑外科手术的修补、填 充等；用于制造耳听骨链和整形整容的材料。
此外，羟基磷灰石陶瓷在医学上还作为治病时植入体内的药物释放载体一一 人工骨核，治疗骨结核时应用。
精选PPT
11
18 抗菌陶瓷
18.1 概述
埃及金字塔中的木乃伊的包裹布-------植物浸渍液 ------人类最早使用的抗菌剂 1935年德国人G.Domark采用季铵盐处理军服以防止伤口感染。 现代抗菌材料研究和应用--------抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌陶瓷及抗菌金属等 -----应用 于各领域 。
生物活性陶瓷
生物活性陶瓷
生物活性玻璃
01 结构特点
03 产品分类
目录
02 用途 04 材料
基本信息
生物活性陶瓷又叫生物降解陶瓷，包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羟 基，还可做成多孔性，生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合；生物吸收性陶瓷的特点是能部分吸收或者全 部吸收，在生物体内能诱发新生骨的生长。
结构特点
结构特点
生物活性陶瓷有生物活性玻璃（磷酸钙系），羟基磷灰石陶瓷，磷酸三钙陶瓷等几种。 能在材料界面上诱发特殊生物反应，从而在材料和组织间形成化学键结合的生物陶瓷。包括： （1）羟基磷灰石生物活性陶瓷； （2）生物玻璃或生物活性玻璃陶瓷，其表面可通过在生理环境中发生化学反应而形成羟基磷灰石覆盖层。 这两类材料和组织间的键接都是通过其表面的羟基磷灰石层发生的。另外，可吸收生物陶瓷如磷酸三钙等， 由于在体内被逐步降解吸收并随之成新生组织所替代，所以也人工关节、人工种植牙等。现已开发出具有较好组织相容性的羟基磷灰石陶瓷、活性氧化 铝铡玉、β-磷酸三钙多孔陶瓷等材料，但对这类材料的生物活性表征及生物活性的可信赖机理、应力传递时弹性 模量的不匹配效应、生物活性界面键合的长期稳定性等问题仍需进一步解决 。生物活性陶瓷
产品分类
设计、时间及地点：观察实验，于2008-03/09在四川大学材料科学与工程学院完成。材料:用溶胶-凝胶法 制备的磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷。
材料
材料
生物活性陶瓷包括表面活性玻璃、表面活性玻璃陶瓷和羟基磷灰石3种类型。它们的共同特点是：它们与原 骨相结合时，在界面处无纤维状的组织，它们的表面可与生理换进发生选择性的化学反应，所形成的界面能保护 移植物而防止降解。特别要指出的是它们的化学成分与动物的骨头和牙齿等硬组织相似，这类材料的组成中含有 能够通过人体正常的新陈代谢途径进行置换的钙、磷等元素，或含有能与人体组织发生键合的羟基等基团。它们 的表面同人体组织可通过键的结合达到完全的亲和；它们之间具有良好的化学亲和性。这类材料对动物体无毒、 无害、无致癌作用，生物相容性极佳 。
生物活性玻璃
01 结构特点
03 产品分类
目录
02 用途 04 材料
基本信息
生物活性陶瓷又叫生物降解陶瓷，包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羟 基，还可做成多孔性，生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合；生物吸收性陶瓷的特点是能部分吸收或者全 部吸收，在生物体内能诱发新生骨的生长。
结构特点
结构特点
生物活性陶瓷有生物活性玻璃（磷酸钙系），羟基磷灰石陶瓷，磷酸三钙陶瓷等几种。 能在材料界面上诱发特殊生物反应，从而在材料和组织间形成化学键结合的生物陶瓷。包括： （1）羟基磷灰石生物活性陶瓷； （2）生物玻璃或生物活性玻璃陶瓷，其表面可通过在生理环境中发生化学反应而形成羟基磷灰石覆盖层。 这两类材料和组织间的键接都是通过其表面的羟基磷灰石层发生的。另外，可吸收生物陶瓷如磷酸三钙等， 由于在体内被逐步降解吸收并随之成新生组织所替代，所以也人工关节、人工种植牙等。现已开发出具有较好组织相容性的羟基磷灰石陶瓷、活性氧化 铝铡玉、β-磷酸三钙多孔陶瓷等材料，但对这类材料的生物活性表征及生物活性的可信赖机理、应力传递时弹性 模量的不匹配效应、生物活性界面键合的长期稳定性等问题仍需进一步解决 。生物活性陶瓷
产品分类
设计、时间及地点：观察实验，于2008-03/09在四川大学材料科学与工程学院完成。材料:用溶胶-凝胶法 制备的磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷。
材料
材料
生物活性陶瓷包括表面活性玻璃、表面活性玻璃陶瓷和羟基磷灰石3种类型。它们的共同特点是：它们与原 骨相结合时，在界面处无纤维状的组织，它们的表面可与生理换进发生选择性的化学反应，所形成的界面能保护 移植物而防止降解。特别要指出的是它们的化学成分与动物的骨头和牙齿等硬组织相似，这类材料的组成中含有 能够通过人体正常的新陈代谢途径进行置换的钙、磷等元素，或含有能与人体组织发生键合的羟基等基团。它们 的表面同人体组织可通过键的结合达到完全的亲和；它们之间具有良好的化学亲和性。这类材料对动物体无毒、 无害、无致癌作用，生物相容性极佳 。
生物医用陶瓷材料PPT课件(模板)
陶瓷的结构
一般来说，陶瓷是一种多晶材料，它是由晶粒和晶界所组 成的烧结体，显微组织由晶体相，玻璃相和气相组成。由于 各相的相对量变化很大，分布也不均匀，所以使各相的组成， 结构，数量，几何形状及分布状况都不相同，直接影响陶瓷 材料的性能。
▪ 陶瓷的结构类型可以用AmXn表示（表4-2）。A代表金属元 素；X代表非金属元素；m和n代表整数。最简单的陶瓷化合 物为AX型陶瓷晶体。
物相 磷灰石 磷钙矿 合强度，这种结合被称之为生物固定，相对于密实植入体的形态固定能够承受更大和更复杂的应力，但是为了维持组织的正常生长，
对长入多孔生物材料中的联接组织需提供充分的血液。
(3) 孔径大于l00µm的多孔体植入骨组织后。
羟基磷灰石（密HA度）和（磷酸g三/c钙m（3T）CP）都具有良好3.的1生6物相容性，临床上广泛3.应0用7于骨修复。
。目羟制前基备广 磷 HA泛灰粉应石末用的的的组方生成法弯（物及大降晶曲致M解体可P陶结强分a瓷构为）度是湿一法系和列干磷法酸。钙基11陶5瓷~，2包0括0 α-磷酸三钙、β1-4磷0酸~三1钙5(4β-TCP)、磷酸氧5四0钙~等1。50
杨氏模量 自此之后，不断有新型的生物活性玻璃被开发研制出来。
结 构 或 刚 玉 型 结 构 。 萤 石 结 构 的 氧 化 物 有 CeO 、 PrO 、 由于其组织成分与骨组织无机成分相同，故植入体内无明显异物反应，局部无明显炎症反应。
表加4致-6孔生剂物法活方性便玻简璃单及,可玻以璃制陶得瓷形的状化复学杂成、分气（孔质各量异分的数多）孔和材相料组,并成且多孔β-TCP生物陶瓷的孔径、孔隙率人为2可控,但是气孔率2 不是很高
ZrO 等（图4-2）。刚玉（Al O ）型结构的氧化物有Fe O 、 ,气孔的分布不均匀。
生物陶瓷ppt课件PPT文档共27页
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
人工骨(磷酸三钙生物陶瓷)介绍ppt课件
研发及特征
12
精准控制陶瓷多孔微结构
内连70μ
内连100μ
孔300-400μ
内连120μ
孔400-500μ
孔500-630μ
孔630-700μ
13
精准控制产品的形态和尺寸
14
陶瓷微结构对细胞长入的影响
15
陶瓷微结构对长入血管化的影响
Diameter of blood vessel (um)
Diameter of blood vessel (um)
<1.0 mm
1.0～3.5 mm >3.5 mm
1.0g
2.0g 3.0g 5.0g
10×20×30 mm 20×20×40 mm
1块Biblioteka 条状 圆柱体30×25×6
20 mm（5-19°
） 35×30×6
1块
20 mm（5-19°
）
义眼
5×5×30mm
2条
5×5×30mm
3条
5×5×30mm
5条
5×5×20mm
材料
血供
内连接径 >10µm: 细胞进入孔 >20µm: 类骨样组织 >50µm: 形成矿化骨
10
市场现有产品存在的不足
• 气孔率低、不均一 、不规则 • 孔与孔内连接不可控性，且沟通率低 • 材料降解度低 • 力学强度低 • 块状产品表面光洁度欠佳，临床使用不便
11
第二部分 贝奥路® b-磷酸三钙生物陶瓷
4
植骨材料类型
自体移植
供量受限、残痛残缺
合成材料
相容、无病、源广、易 控
异体移植
排异、传病(肝炎和爱滋 病)
12
精准控制陶瓷多孔微结构
内连70μ
内连100μ
孔300-400μ
内连120μ
孔400-500μ
孔500-630μ
孔630-700μ
13
精准控制产品的形态和尺寸
14
陶瓷微结构对细胞长入的影响
15
陶瓷微结构对长入血管化的影响
Diameter of blood vessel (um)
Diameter of blood vessel (um)
<1.0 mm
1.0～3.5 mm >3.5 mm
1.0g
2.0g 3.0g 5.0g
10×20×30 mm 20×20×40 mm
1块Biblioteka 条状 圆柱体30×25×6
20 mm（5-19°
） 35×30×6
1块
20 mm（5-19°
）
义眼
5×5×30mm
2条
5×5×30mm
3条
5×5×30mm
5条
5×5×20mm
材料
血供
内连接径 >10µm: 细胞进入孔 >20µm: 类骨样组织 >50µm: 形成矿化骨
10
市场现有产品存在的不足
• 气孔率低、不均一 、不规则 • 孔与孔内连接不可控性，且沟通率低 • 材料降解度低 • 力学强度低 • 块状产品表面光洁度欠佳，临床使用不便
11
第二部分 贝奥路® b-磷酸三钙生物陶瓷
4
植骨材料类型
自体移植
供量受限、残痛残缺
合成材料
相容、无病、源广、易 控
异体移植
排异、传病(肝炎和爱滋 病)
生物陶瓷
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。 • 沉积层的厚度一般为1mm。
是一种安全、方便的听小 骨缺损替代品，适用于因 炎症(如慢性化脓性中耳炎) 或外伤等病症造成听小骨 缺损、畸形的患者作听小 骨置换手术。 HAP生物陶瓷听小骨置换假体
五 生物陶瓷材料的发展方向
• 1.大孔可吸收生物陶瓷
• 2.生物活性复合陶瓷 • 3.金属表面梯度活性陶瓷涂层 • 4.骨组织工程
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
2 医用碳材料
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。
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。
③生物因素
主要是细胞介导过程，如吞噬或迁移被解体的陶瓷微粒。
• 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。
特种陶瓷课件66生物陶瓷
生物氧化铝陶瓷显微结构
陶瓷牙齿及制造
氧化锆陶瓷人工关节球
陶瓷关节
6 新型生物陶瓷及应用前景展望
6.1 几种新型的生物陶瓷
1)生物磁性材料
一 种 新 型 的 生 物 陶 瓷 是 Fe2O3-Li2O-P2O5-SiO2-Al2O3-ZnO-Mg 系统的磁性材料，可用于治疗肿瘤，也可将该材料与磷酸三钙 材料复合制成人工骨材料用于修复骨缺损。
自20世纪70年代起，生物陶瓷显露头角，世界各国相继 开展了理论和应用研究，并且不断取得突破性进展。
3 生物陶瓷应具备的性能
与生物组织有良好的相容性
是指将生物陶瓷材料代替硬组织(牙齿、骨)植入人 体内后，与机体组织(软组织、硬组织以及血液、组 织液)接触时，具有良好的亲和性能。材料与机体软 组织都具有良好的结合性。此外，还要求材料对周 围组织无毒性、无刺激性、无致敏性、无免疫排斥 性以及无致癌性。
3. 2 有适当的生物力学和生物学性能
材料的力学性能与机体组织的生物力学性能相一致，不产 生对组织的损伤和破坏作用。
3.3 具有良好的加工性和临床操作性
生物陶瓷植入的目的，是通过人工材料替代和恢复各种原 因造成的牙和骨缺损，就要求植入的生物陶瓷具有良好的 加工成形性，且在临床冶疗过程中，操作简便，易于掌握。
6. 2 生物陶瓷的应用前景展望
在医用方面，生物陶瓷已成为生物材料的一个重要领域， 生物陶瓷有着不可估量的医用前景。
1)人工陶瓷关节
人们正在研制开发机械强度、韧性、硬度及化学稳定性优 良，臼盖和骨头的吻合性能更好，且容易制作的陶瓷材料， 更理想的是手术时不必切除支撑关节面的骨骼，仅仅用于 修复关节面就可以的新型陶瓷材料和技术。
2)改性羟基磷灰石
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(2) 材料制品的组成范围较宽，可以灵活地设计组成和调制性能。如降解生物 陶瓷，可根据在体内不同部位的应用调节降解速度，使之与骨生长速度匹 配，满足临床要求。
(3) 成型方法多，可根据需要制成各种形状和尺寸，致密或多孔结构等。 (4) 易于着色，如陶瓷牙冠与天然牙齿外观逼真，利于整容、美容手术。
9.2 生物功能性和生物相容性
研制具有修复功能的人工替换材料，十分重要
生物功能性
代替患病、缺损 或衰老的硬组织
矫治先天 畸形
整容和美容
恢复硬组织的形 态和功能
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
相容性
生物相容性
力学相容性
抗血栓
与生物组织有优异的亲和性
物理化学稳定性
在体内长期稳定，不分解、不变质、不变性
灭菌性
生物陶瓷不仅应具有足够的强度，不发生灾难性脆性断裂、疲劳、蠕变及腐 蚀取量生致生人生生成。决断突 生物不物物 破植体于裂变 化陶平陶陶 坏入 、它，作 反瓷整瓷瓷 ，材 辐所而用 应植的必作 不料 射承且而，入植须为会必等其受形同生入对植形须的弹的成时物体生入成能作性应的，体表物材血以用形力化它后面体料栓无而变大学又所，无和。菌改应小键不形能毒人状 变当、结会成和、体态 其和组合被的生无血生 功生。被织机物害液能存化替间械组、相，下作换形嵌织无接使来用的成连很刺触接，所组的好，，激触不破织地界也要、的会坏结可相面求无宿因。合以匹性植过主环是，配质入敏组境植这以。物反织条入种及植不应受件体结材会人、到如和合对料体无感干生可血本的致染热理以液身力畸。、环是细的学和湿境组胞弹相致热间织造性容癌、发长模性气等
代表组成是： Na2O 4.8％，K2O 0.4％，MgO 2.9％，CaO 34.0％，SiO2 46.2％，P2O5 11.7％。
这种材料比高碱生物玻璃具有更好的稳定性，可与骨组织之间产生牢固的化学 结合。
3、MgO-CaO-SiO2-P2O5系玻璃陶瓷 这类玻璃陶瓷不仅含有磷灰石结晶，而且还含有子CaSiO3晶体析出，而且不 含Na、K成分。 代表成分：MgO 4.6％、CaO44.9％、SiO2 34.2％、P2O5 16.3％、外加CaF2
9.3 惰性生物医用陶瓷
氧化铝陶瓷 氧化锆陶瓷
碳材料
9.4 表面活性生物陶瓷
生物活性:是指材料能在其表面引起正常的组织形成，并且在它建立的连续性 界面能够承担植入部位所承担的正常负荷，此时这类植入材料能表现出最佳 的生物相容性。
生物活性陶瓷材料
生物相容性优异
与骨能形成骨性结合界面
植入骨内还具有诱导骨细胞生长
稳定性好
结合强度高
参与代谢
可完全与生物体骨和齿结合成一体
生物陶瓷
9.4.1 生物活性玻璃和玻璃陶瓷
生物活性玻璃材料于二十世纪七十年代研制出来。
1、 Na2O-CaO-SiO2-P2O5系生物医用玻璃
成分是：45％SiO2，24.5％Na2O，24.5％CaO，6％P2O5，命名为45S5。
玻璃埋入骨的缺损部，一个月内玻璃与骨之间可形成牢固的生物化学结合。
9.4.2 磷酸钙生物陶瓷
磷酸钙陶瓷: 具有不同钙磷比的一类系列陶瓷材料，其中对磷灰石的研究
最多。 自然骨和牙齿是由无机材料和有机材料巧妙地结合在一起的复合材料。 无机相：大部分是羟基磷灰石(HAp)结晶，还含有CO2-、Mg2+、Na+、Cl-、F—等微量元素。 有机相：大部分是纤维性蛋白骨胶原。 在骨质中，羟基磷灰石大约占60％~70％，它是一种长度为20~40nm，厚度为 1.5~3nm的针状结晶，其周围规则地排列着骨胶原纤维。齿骨的结构也类似于 自然骨，但齿骨中羟基磷灰石的含量可高达97％。 磷酸钙生物医用材料研究与应用还包括磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙等。
1、 羟基磷灰石材料
人体器官和组织往往因疾患、受伤、老化或先天畸形等损伤或缺损而丧失原 有或应有的功能，需修复、再造人体损伤器官和组织，有效地医治人类疾病、 维持人类的健康和延长人类寿命。
生物相容性角度：
采用患者自身的同种组织作修复材料最为理想，但这增加了患者的痛苦和感 染机会，且材料源受到很大的限制。 采用异体材料(如动物骨)，虽材料源不受限制，但有抗原性。
0.5％，称为A-W微晶玻璃陶瓷。
这种材料一般是在白金坩埚中1450℃熔融，然后将熔体倒在不锈钢板上急冷。 析晶处理按60℃/h，加热至1050℃，保温4h。有更好的机械性能，其抗折强 度为178MPa，抗压强度为1040MPa，断裂韧性KIC为2.0MPa·m1/2。 可以切削加工成各种形状，便于应用，可用做承受很大弯曲应力的长管骨、 椎骨等的置换材料。
按照材料类型，生物医用材料可分为：①高分子材料；②无机非金属材料； ③金属材料；④复合材料；⑤天然生物材料。
生物陶瓷：作为无机非金属材料在生物医学领域占有重要地位并已有广泛应用，
其主要应用是人体硬组织的修复替换等内植入，如人工牙、人工骨、人工关节等。
(1) 构成材料的物质，以离子键或共价键结合为主。 耐压强度高、硬度高、耐磨损等；化学稳定性好，在体内不易溶解、不 易氧化、不易磨蚀；热稳定性好，易于灭菌消毒；与人体组织亲和性好， 几乎看不到人体组织对其的排斥作用。
这类生物玻璃抗折强度较低，约为70~80MPa，不能用于强度要求高的人工 骨和关节植入，可以埋人拔牙后的齿槽孔内，防止齿槽孔萎缩，也可用于中 耳的锤骨等。
2、Na2O-K2O-MgO-CaO-SiO2-P2O5系玻璃陶瓷
45S5玻璃中K、Na的含量较高，因而其化学稳定性、长期耐久性及强度均不
够理想。为了减少玻璃中的碱金属含量，增加人体需要的P、Ca含量，更适应 植入物的生理学要求，并使玻璃中能析出磷灰石微晶，又研究出一系列新的 生物活性玻璃陶瓷材料。
生物陶瓷
第九章
生物陶瓷及其复合材料
参
钦征骑，新型陶瓷材料手册，
考 书
江苏科学技术出版社，1996
郑昌琼，冉均国，新型无机材料，北京：科学 出版社，2003
9.1 生物陶瓷的概述及分类
生物医用材料：是一类具有特定功能和特殊性能，用于人工器官、外科修复、理
疗康复、诊断、检查、治疗疾患等，且对人体组织、生理、生化不产生不良影响的材 料。
(3) 成型方法多，可根据需要制成各种形状和尺寸，致密或多孔结构等。 (4) 易于着色，如陶瓷牙冠与天然牙齿外观逼真，利于整容、美容手术。
9.2 生物功能性和生物相容性
研制具有修复功能的人工替换材料，十分重要
生物功能性
代替患病、缺损 或衰老的硬组织
矫治先天 畸形
整容和美容
恢复硬组织的形 态和功能
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
相容性
生物相容性
力学相容性
抗血栓
与生物组织有优异的亲和性
物理化学稳定性
在体内长期稳定，不分解、不变质、不变性
灭菌性
生物陶瓷不仅应具有足够的强度，不发生灾难性脆性断裂、疲劳、蠕变及腐 蚀取量生致生人生生成。决断突 生物不物物 破植体于裂变 化陶平陶陶 坏入 、它，作 反瓷整瓷瓷 ，材 辐所而用 应植的必作 不料 射承且而，入植须为会必等其受形同生入对植形须的弹的成时物体生入成能作性应的，体表物材血以用形力化它后面体料栓无而变大学又所，无和。菌改应小键不形能毒人状 变当、结会成和、体态 其和组合被的生无血生 功生。被织机物害液能存化替间械组、相，下作换形嵌织无接使来用的成连很刺触接，所组的好，，激触不破织地界也要、的会坏结可相面求无宿因。合以匹性植过主环是，配质入敏组境植这以。物反织条入种及植不应受件体结材会人、到如和合对料体无感干生可血本的致染热理以液身力畸。、环是细的学和湿境组胞弹相致热间织造性容癌、发长模性气等
代表组成是： Na2O 4.8％，K2O 0.4％，MgO 2.9％，CaO 34.0％，SiO2 46.2％，P2O5 11.7％。
这种材料比高碱生物玻璃具有更好的稳定性，可与骨组织之间产生牢固的化学 结合。
3、MgO-CaO-SiO2-P2O5系玻璃陶瓷 这类玻璃陶瓷不仅含有磷灰石结晶，而且还含有子CaSiO3晶体析出，而且不 含Na、K成分。 代表成分：MgO 4.6％、CaO44.9％、SiO2 34.2％、P2O5 16.3％、外加CaF2
9.3 惰性生物医用陶瓷
氧化铝陶瓷 氧化锆陶瓷
碳材料
9.4 表面活性生物陶瓷
生物活性:是指材料能在其表面引起正常的组织形成，并且在它建立的连续性 界面能够承担植入部位所承担的正常负荷，此时这类植入材料能表现出最佳 的生物相容性。
生物活性陶瓷材料
生物相容性优异
与骨能形成骨性结合界面
植入骨内还具有诱导骨细胞生长
稳定性好
结合强度高
参与代谢
可完全与生物体骨和齿结合成一体
生物陶瓷
9.4.1 生物活性玻璃和玻璃陶瓷
生物活性玻璃材料于二十世纪七十年代研制出来。
1、 Na2O-CaO-SiO2-P2O5系生物医用玻璃
成分是：45％SiO2，24.5％Na2O，24.5％CaO，6％P2O5，命名为45S5。
玻璃埋入骨的缺损部，一个月内玻璃与骨之间可形成牢固的生物化学结合。
9.4.2 磷酸钙生物陶瓷
磷酸钙陶瓷: 具有不同钙磷比的一类系列陶瓷材料，其中对磷灰石的研究
最多。 自然骨和牙齿是由无机材料和有机材料巧妙地结合在一起的复合材料。 无机相：大部分是羟基磷灰石(HAp)结晶，还含有CO2-、Mg2+、Na+、Cl-、F—等微量元素。 有机相：大部分是纤维性蛋白骨胶原。 在骨质中，羟基磷灰石大约占60％~70％，它是一种长度为20~40nm，厚度为 1.5~3nm的针状结晶，其周围规则地排列着骨胶原纤维。齿骨的结构也类似于 自然骨，但齿骨中羟基磷灰石的含量可高达97％。 磷酸钙生物医用材料研究与应用还包括磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙等。
1、 羟基磷灰石材料
人体器官和组织往往因疾患、受伤、老化或先天畸形等损伤或缺损而丧失原 有或应有的功能，需修复、再造人体损伤器官和组织，有效地医治人类疾病、 维持人类的健康和延长人类寿命。
生物相容性角度：
采用患者自身的同种组织作修复材料最为理想，但这增加了患者的痛苦和感 染机会，且材料源受到很大的限制。 采用异体材料(如动物骨)，虽材料源不受限制，但有抗原性。
0.5％，称为A-W微晶玻璃陶瓷。
这种材料一般是在白金坩埚中1450℃熔融，然后将熔体倒在不锈钢板上急冷。 析晶处理按60℃/h，加热至1050℃，保温4h。有更好的机械性能，其抗折强 度为178MPa，抗压强度为1040MPa，断裂韧性KIC为2.0MPa·m1/2。 可以切削加工成各种形状，便于应用，可用做承受很大弯曲应力的长管骨、 椎骨等的置换材料。
按照材料类型，生物医用材料可分为：①高分子材料；②无机非金属材料； ③金属材料；④复合材料；⑤天然生物材料。
生物陶瓷：作为无机非金属材料在生物医学领域占有重要地位并已有广泛应用，
其主要应用是人体硬组织的修复替换等内植入，如人工牙、人工骨、人工关节等。
(1) 构成材料的物质，以离子键或共价键结合为主。 耐压强度高、硬度高、耐磨损等；化学稳定性好，在体内不易溶解、不 易氧化、不易磨蚀；热稳定性好，易于灭菌消毒；与人体组织亲和性好， 几乎看不到人体组织对其的排斥作用。
这类生物玻璃抗折强度较低，约为70~80MPa，不能用于强度要求高的人工 骨和关节植入，可以埋人拔牙后的齿槽孔内，防止齿槽孔萎缩，也可用于中 耳的锤骨等。
2、Na2O-K2O-MgO-CaO-SiO2-P2O5系玻璃陶瓷
45S5玻璃中K、Na的含量较高，因而其化学稳定性、长期耐久性及强度均不
够理想。为了减少玻璃中的碱金属含量，增加人体需要的P、Ca含量，更适应 植入物的生理学要求，并使玻璃中能析出磷灰石微晶，又研究出一系列新的 生物活性玻璃陶瓷材料。
生物陶瓷
第九章
生物陶瓷及其复合材料
参
钦征骑，新型陶瓷材料手册，
考 书
江苏科学技术出版社，1996
郑昌琼，冉均国，新型无机材料，北京：科学 出版社，2003
9.1 生物陶瓷的概述及分类
生物医用材料：是一类具有特定功能和特殊性能，用于人工器官、外科修复、理
疗康复、诊断、检查、治疗疾患等，且对人体组织、生理、生化不产生不良影响的材 料。