8.4生物陶瓷材料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
表8.1将三类常用的生物种植材料作了对照，由表可看出陶瓷作为生物医用材料的特点。
表1 三类常用生物医用材料特性对照
材料特性 生物相容性
耐侵蚀性
耐热性 强度 耐磨性 加工及成形性能
金属
不太好
除贵金属外，多数不耐 侵蚀，表面易变质 较好，耐热冲击
很高
不太好，磨损产物易污 染周围组织 非常好，可加工成任意 形状，延展性良好
晶粒细小且均匀(平均晶粒尺寸<7μm)的A1203陶瓷才能显示出A1203作为 生物陶瓷的优越性，即优良的生物相容性，摩擦系数小、耐磨损、抗疲劳， 耐腐蚀等特性。 用于承受负载的A1203陶瓷必须是细小而又均匀。另外晶粒大小还关系到 表面粗糙度，这会直接影响到摩擦系数。
1.2 生物惰性陶瓷材料
1. 氧化铝(A1203)陶瓷
1.2 生物惰性陶瓷材料
生物惰性陶瓷是指化学性能稳定, 具有较高的力学强度和耐磨损性能,
与机体组织生物相容性好的陶瓷材料。
1. 氧化铝(A1203)陶瓷
用于生物医学的A1203分为单晶A1203、多晶A1203和多孔质A1203三种。
就多晶A1203而言，只有高纯度(>99. 5％)、高密度(≥3．90g／cm3)、
（2）HAP与惰性生物陶瓷材料相复合 在HAP中掺入生物惰性陶瓷材料（如氧化铝，
氧化锆等）或生物玻璃粉体后，在烧结体中形成一定量的α-磷灰石和微量β-磷灰石可提高材 料的强度，并在耐磨性、抗生理腐蚀性和生物相容性方面不会损失。但也有人提出，虽然生 物惰性材料含量的提高可大幅提高材料的强韧性，但同时也会导致材料的生物活性降低。因 此应根据使用要求，设计复合陶瓷的成分及生成工艺条件。
2. 碳素材料
碳素材料的力学性能与它的显微结构密切相关。
(1)热解碳(LTI碳) 弹性模量为20GPa，抗弯强度高达
275～620MPa，且韧性好，断裂能为5.5MJ／m3，A1203陶 瓷仅为0.18MJ／m3，即碳的韧性比A1203高25倍。碳材料耐 磨性好，且抗疲劳，能承受大的弹性应变，本身不至擦伤和损 伤。碳没有其它晶态固体材料的可移动缺陷，故其抗疲劳性能 好。
高，且比A1203断裂韧度值更高、耐磨性更为优良，用作生物材料有利于 减小植入物尺寸和实现低摩擦磨损，因而在人工牙根和人工股关节制造方 面的应用引人注目。
1.2 生物惰性陶瓷材料
2. 碳素材料
碳素材料质轻而且具有良好的润滑性和抗疲劳特性，弹性模量与致密度与人骨的 大致相同，碳材料的生物相容性好，特别是杭凝血性佳，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，因而是一种优良的生物材料。根据不同 的生产工艺，可得到不同结构的碳素材料，主要的类型有三种： （1）玻璃碳材 是通过加热预先成型的固态高分子材料使易挥发组分挥发掉而 制得。材料的断面厚度一般小于7mm。 （2）热解碳(LTI碳) 是将甲烷、丙烷等碳氢化合物通入硫化床中，在1000～ 2400℃热解、沉积而得。沉积层的厚度一般为1mm。 （3）低温气相沉积碳(ULTI碳) 是用电弧等离子体溅射或电子束加热碳源而制取 的各向同性的碳薄膜，其膜厚一般在lμm左右。
(2)玻璃碳 其密度低，其耐磨性和化学稳定性好，但强度
与韧性均不如LTI碳，只能用于力学性能要求不高的场合。
2. 碳素材料
（3）ULTI碳 具有高密度和高强度，但仅作为薄的涂层材
料使用。UTLI涂层与金属的结合强度高，加上涂层的耐磨性 良好，遂成为制造人工机械心脏瓣膜的理想材料。 碳素材料是用于心血管系统修复的理想材料，至今世界上已 有近百万患者植入了LTI碳材的人工心脏瓣膜。另外，碳纤维 与聚合物复合材料可用于制作人工肌键、人工韧带、人工食道 等。玻璃碳、热解碳可用于制作人工牙根和人工骨等。其缺点 是在机体内长期存在会发生碳离子扩散，对周围组织造成染色， 但至今尚未发现由此而引发的对机体的不良影响。
1. 羟源自文库磷灰石（HAP或HA）
羟基磷灰石简称HAP，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，属表面活性材料，由于生物体硬组织
(牙齿、骨)的主要成分是HAP，因此有人也把HAP陶瓷称之为人工骨。它具有生物活性和生物 相容性好、无毒、无排斥反应、不致癌、可降解、可与骨直接结合等特点，能使骨细胞附着 在其表面,随着新骨的生长,这个连接地带逐渐萎缩,并且HAP通过晶体外层成为骨的一部分,新 骨可以从HAP植入体与原骨结合处沿着植入体表面或内部贯通性孔隙攀附生长。HAP是一种 临床应用价值很高的生物活性陶瓷材料。
等几种。其突出优点在于随修复时间延长，种植体表面发生动态变化，表面形成 与骨组织能化学键结合的生物性羟基磷灰石。这种在种植体上形成的羟基磷灰石， 其化学组成和微观结构上与骨的无机组成相同，在与骨的界面结合中发挥重要作 用，在生理环境下与骨组织形成紧密的化学键结合层，这种键结合层能阻止种植 体材料被腐蚀，具有极好的抗应力性能，增强了材料的耐久力和抗疲劳性能。 1. 羟基磷灰石（HAP或HA）； 2. 磷酸三钙； 3. 生物活性玻璃
型或多孔型，也可制成骨螺钉、骨夹板；制成牙根、关节、长骨、颌骨、颅骨等。
④通常认为陶瓷烧成后很难加工，但随着加工装备及技术的进步，现在陶瓷的切削、研
磨、抛光等已是成熟工艺。近年来又发现了可用普通金属加工机床进行车、铣、刨、钻孔等 的“可切削性生物陶瓷”，利用玻璃陶瓷结晶化之前的高温流动性，制成铸造玻璃陶瓷。用 这种陶瓷制作的人工牙冠，不仅强度好，而且色泽与天然牙相似。
聚合物
较好
化学性能稳定，耐 侵蚀 受热易变形，易老 化 差
不耐磨
可加工型好， 一定韧性
陶瓷
很好
化学性能稳定，耐侵蚀， 不易氧化、水解或降解 热稳定性好，耐热冲击
很高
耐磨性好，有一定润滑 性能
塑形性好，脆性大， 无延展性
2. 生物陶瓷的类型
根据生物陶瓷材料与生物体组织的效应，把它们分为三类：
①惰性生物陶瓷。这种生物陶瓷在生物体内与组织几乎不发生反应
（3）HAP与有机物相复合 将HAP粉末或纤维填充于高分子基体中，既可提高高分子
复合材料的刚性和韧性，又能提高其生物活性、加快新生骨生长。常用的高分子材料有聚乳 酸、壳聚糖、胶原蛋白等。同时人体骨骼本身含有有机和无机质两部分，有机部分的主要成 分是骨胶原纤维和骨蛋白，它使骨骼具柔韧性，而无机部分主要是HAP，这使骨骼有一定强 度。从仿生学角度讲，人工合成材料若按自然骨组成设计是最理想的。所以有研究者着手将 HAP与自体骨、骨形成蛋白、骨胶原等有机物分别进行复合，以期达到预想效果。
1.4 生物陶瓷复合材料
为提高生物陶瓷材料的力学性能、稳定性和生物相容性，许多材料工作 者在复合生物陶瓷材料方面做了大量的研究，并取得了较大进步。 常用的基体材料有高分子材料、生物碳素材料、生物玻璃、磷酸钙基生 物陶瓷等材料. 增强材料有碳纤维、不锈钢或钴基合金纤维、生物玻璃陶瓷纤维、陶瓷 纤维等纤维增强体，另外还有氧化锆、磷酸钙基生物陶瓷、生物玻璃陶 瓷等颗粒增强体。 Kim等人利用硅硼酸钠玻璃来增强HAP，当玻璃相为59%，可使HAP的 力学强度增加到47MPa。还有学者将惰性生物材料和活性生物材料进行 复合，即满足了复合材料对力学性能的要求，也弥补了惰性生物材料生 物相容性差的缺点。
听骨等，从而在材料学和临床医学上确立了“生物陶瓷”这一术语。
生物陶瓷是材料科学与生命科学相交叉的一个新领域,受到世界各国的重视。生
物陶瓷是指与生命科学、生物技术、生物医学及生物老化等领域有关的陶瓷材料。 随着全人类加速走向老龄化, 以及交通事故、各种灾害造成伤残, 对组织、器官的需 求与日俱增。生物陶瓷主要作为生物硬组织的替代材料, 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, 也可用于测量 和诊断治疗等。
研究重点放在多孔HAP陶瓷方面。研究发现，多孔钙磷种植体模仿了骨基质的结构，具
有骨诱导性，它能为新生骨组织的长入提供支架和通道，因此植入体内后其组织响应较致密 陶瓷有很大改善。
经HAP表面涂层处理的人工关节植入体内后,周围骨组织能很快直接沉积在羟基磷灰石
表面,并与羟基磷灰石的钙、磷离子形成化学键,结合紧密,中间无纤维膜。HAP生物陶瓷植入 肌肉或韧带等软组织或被一薄层结缔组织紧密包绕,无炎性细胞和微毛细管存在。作穿皮种植 时,能在颈部和上皮组织密合,无炎症和感染发生。因此, HAP生物活性陶瓷也适用于穿皮器件 及软组织修复。
或反应很小，如氧化铝陶瓷和蓝宝石、碳、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷等。
②活性生物陶瓷。在生理环境下与组织界面发生作用形成化学键结
合，系骨性结合，如羟基磷灰石等陶瓷及生物活性玻璃，生物活性微晶 玻璃。
③可被吸收的生物降解陶瓷。这类陶瓷在生物体内可被逐渐降解、
被骨组织吸收，是一种骨重建材料，如磷酸三钙等。
生物陶瓷材料
生物陶瓷材料
1.1 生物陶瓷的特点 1.2 惰性生物陶瓷材料 1.3 生物活性陶瓷材料 1.4 生物陶瓷复合材料 1.5 生物陶瓷纳米材料 1.6 生物陶瓷材料的应用
生物陶瓷材料
生物陶瓷是指主要用于人体硬组织修复和重建的生物医学陶瓷材料。与传统陶瓷
材料不同的是，它不是单指多晶体，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、无机与金属复合、无机与有机或生物材料的复合材料。它不 是药物，但它可作为药物的缓释载体；他们的生物相容性、磁性和放射性，能有效 的治疗肿瘤。在临床上已用于胯、膝关节、人造牙根、额面重建、心脏瓣膜、中耳
山东大学新型复合材料人工骨研究取得新进展
2009-07-09 11:17 ［本站讯］7月5日，由山东大学与临邑县鲁晶化工有限公司
联合承担的山东省科技攻关计划项目“新型复合材料人工骨的制备与动物实验研究” 通过山东省科学技术厅组织的技术鉴定。
鉴定委员会对材料学院李木森教授主持的该项目进行了论证，认为：该项目在 C/C+HA涂层复合材料人工骨制备技术、椎间融合器制作及动物实验研究方面达到 了国际先进水平。该项目利用化学沉淀、共沸蒸馏、超声波和机械双重搅拌等手段制 备出了结晶度高、颗粒均匀的优质羟基磷灰石（HA）粉体，采用优化的喷砂预处理 和等离子体喷涂工艺成功制备了具有良好生物力学相容性的C/C+HA涂层复合材料 人工骨。采用C/C+HA涂层复合材料人工骨制成椎间融合器，以波尔杂交山羊为模 型，进行了腰椎后路植入和胫骨植入手术及术后病理观察分析，表明该复合材料具有 良好的生物相容性和明显的引导骨生成的作用，为进一步开展临床应用研究奠定了重 要基础。
1. 羟基磷灰石（HAP或HA）
（1）HAP与金属相结合 利用等离子喷涂和化学气相沉积等各种技术，使HAP陶瓷与
金属基复合，得到既具金属的强度和韧性，又具生物活性的复合材料。研究者在Ti 合金表面 涂覆多层凝胶，经烧结得到表面多孔HAP涂层。结果表明多孔HAP涂层与多孔HAP陶瓷相似， 可提供骨细胞生长的空间，并能起到支架的作用，使骨与植体通过化学结合和机械互锁而固 定。钛合金等离子喷涂HAP复合材料已被用于制备人工关节。
1.3 生物活性陶瓷材料
生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。 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。
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
同多晶A1203陶瓷相比，单晶A1203陶瓷的力学性能更为突出，单晶
A1203在C轴方向具有相当高的抗弯强度(1300MPa)，因而临床上应用于负 重大、耐磨要求高的部位，如高强度螺钉、人工骨、人工牙根、人工关节 和固定骨折用的螺栓。但其加工较多晶体困难。
部分稳定化的ZrO2和A1203一样，生物相容性良好，在人体内稳定性
1.1 生物陶瓷的特点、类型
1. 生物陶瓷的特点
①其结构中包含着键结合力很大的离子键和共价键，所以它不仅具有良好的力学强度、
硬度，而且在体内难溶解，不易腐蚀变质，热稳定性好，便于加热消毒，耐磨性能好，不易 产生疲劳现象，满足种植学的要求。
②陶瓷的组成范围比较宽，可根据实际应用的要求设计组成，控制性能变化。 ③陶瓷成形容易，可根据使用要求，制成各种形态和尺寸，如颗粒型、柱型、管型；致密
表1 三类常用生物医用材料特性对照
材料特性 生物相容性
耐侵蚀性
耐热性 强度 耐磨性 加工及成形性能
金属
不太好
除贵金属外，多数不耐 侵蚀，表面易变质 较好，耐热冲击
很高
不太好，磨损产物易污 染周围组织 非常好，可加工成任意 形状，延展性良好
晶粒细小且均匀(平均晶粒尺寸<7μm)的A1203陶瓷才能显示出A1203作为 生物陶瓷的优越性，即优良的生物相容性，摩擦系数小、耐磨损、抗疲劳， 耐腐蚀等特性。 用于承受负载的A1203陶瓷必须是细小而又均匀。另外晶粒大小还关系到 表面粗糙度，这会直接影响到摩擦系数。
1.2 生物惰性陶瓷材料
1. 氧化铝(A1203)陶瓷
1.2 生物惰性陶瓷材料
生物惰性陶瓷是指化学性能稳定, 具有较高的力学强度和耐磨损性能,
与机体组织生物相容性好的陶瓷材料。
1. 氧化铝(A1203)陶瓷
用于生物医学的A1203分为单晶A1203、多晶A1203和多孔质A1203三种。
就多晶A1203而言，只有高纯度(>99. 5％)、高密度(≥3．90g／cm3)、
（2）HAP与惰性生物陶瓷材料相复合 在HAP中掺入生物惰性陶瓷材料（如氧化铝，
氧化锆等）或生物玻璃粉体后，在烧结体中形成一定量的α-磷灰石和微量β-磷灰石可提高材 料的强度，并在耐磨性、抗生理腐蚀性和生物相容性方面不会损失。但也有人提出，虽然生 物惰性材料含量的提高可大幅提高材料的强韧性，但同时也会导致材料的生物活性降低。因 此应根据使用要求，设计复合陶瓷的成分及生成工艺条件。
2. 碳素材料
碳素材料的力学性能与它的显微结构密切相关。
(1)热解碳(LTI碳) 弹性模量为20GPa，抗弯强度高达
275～620MPa，且韧性好，断裂能为5.5MJ／m3，A1203陶 瓷仅为0.18MJ／m3，即碳的韧性比A1203高25倍。碳材料耐 磨性好，且抗疲劳，能承受大的弹性应变，本身不至擦伤和损 伤。碳没有其它晶态固体材料的可移动缺陷，故其抗疲劳性能 好。
高，且比A1203断裂韧度值更高、耐磨性更为优良，用作生物材料有利于 减小植入物尺寸和实现低摩擦磨损，因而在人工牙根和人工股关节制造方 面的应用引人注目。
1.2 生物惰性陶瓷材料
2. 碳素材料
碳素材料质轻而且具有良好的润滑性和抗疲劳特性，弹性模量与致密度与人骨的 大致相同，碳材料的生物相容性好，特别是杭凝血性佳，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，因而是一种优良的生物材料。根据不同 的生产工艺，可得到不同结构的碳素材料，主要的类型有三种： （1）玻璃碳材 是通过加热预先成型的固态高分子材料使易挥发组分挥发掉而 制得。材料的断面厚度一般小于7mm。 （2）热解碳(LTI碳) 是将甲烷、丙烷等碳氢化合物通入硫化床中，在1000～ 2400℃热解、沉积而得。沉积层的厚度一般为1mm。 （3）低温气相沉积碳(ULTI碳) 是用电弧等离子体溅射或电子束加热碳源而制取 的各向同性的碳薄膜，其膜厚一般在lμm左右。
(2)玻璃碳 其密度低，其耐磨性和化学稳定性好，但强度
与韧性均不如LTI碳，只能用于力学性能要求不高的场合。
2. 碳素材料
（3）ULTI碳 具有高密度和高强度，但仅作为薄的涂层材
料使用。UTLI涂层与金属的结合强度高，加上涂层的耐磨性 良好，遂成为制造人工机械心脏瓣膜的理想材料。 碳素材料是用于心血管系统修复的理想材料，至今世界上已 有近百万患者植入了LTI碳材的人工心脏瓣膜。另外，碳纤维 与聚合物复合材料可用于制作人工肌键、人工韧带、人工食道 等。玻璃碳、热解碳可用于制作人工牙根和人工骨等。其缺点 是在机体内长期存在会发生碳离子扩散，对周围组织造成染色， 但至今尚未发现由此而引发的对机体的不良影响。
1. 羟源自文库磷灰石（HAP或HA）
羟基磷灰石简称HAP，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，属表面活性材料，由于生物体硬组织
(牙齿、骨)的主要成分是HAP，因此有人也把HAP陶瓷称之为人工骨。它具有生物活性和生物 相容性好、无毒、无排斥反应、不致癌、可降解、可与骨直接结合等特点，能使骨细胞附着 在其表面,随着新骨的生长,这个连接地带逐渐萎缩,并且HAP通过晶体外层成为骨的一部分,新 骨可以从HAP植入体与原骨结合处沿着植入体表面或内部贯通性孔隙攀附生长。HAP是一种 临床应用价值很高的生物活性陶瓷材料。
等几种。其突出优点在于随修复时间延长，种植体表面发生动态变化，表面形成 与骨组织能化学键结合的生物性羟基磷灰石。这种在种植体上形成的羟基磷灰石， 其化学组成和微观结构上与骨的无机组成相同，在与骨的界面结合中发挥重要作 用，在生理环境下与骨组织形成紧密的化学键结合层，这种键结合层能阻止种植 体材料被腐蚀，具有极好的抗应力性能，增强了材料的耐久力和抗疲劳性能。 1. 羟基磷灰石（HAP或HA）； 2. 磷酸三钙； 3. 生物活性玻璃
型或多孔型，也可制成骨螺钉、骨夹板；制成牙根、关节、长骨、颌骨、颅骨等。
④通常认为陶瓷烧成后很难加工，但随着加工装备及技术的进步，现在陶瓷的切削、研
磨、抛光等已是成熟工艺。近年来又发现了可用普通金属加工机床进行车、铣、刨、钻孔等 的“可切削性生物陶瓷”，利用玻璃陶瓷结晶化之前的高温流动性，制成铸造玻璃陶瓷。用 这种陶瓷制作的人工牙冠，不仅强度好，而且色泽与天然牙相似。
聚合物
较好
化学性能稳定，耐 侵蚀 受热易变形，易老 化 差
不耐磨
可加工型好， 一定韧性
陶瓷
很好
化学性能稳定，耐侵蚀， 不易氧化、水解或降解 热稳定性好，耐热冲击
很高
耐磨性好，有一定润滑 性能
塑形性好，脆性大， 无延展性
2. 生物陶瓷的类型
根据生物陶瓷材料与生物体组织的效应，把它们分为三类：
①惰性生物陶瓷。这种生物陶瓷在生物体内与组织几乎不发生反应
（3）HAP与有机物相复合 将HAP粉末或纤维填充于高分子基体中，既可提高高分子
复合材料的刚性和韧性，又能提高其生物活性、加快新生骨生长。常用的高分子材料有聚乳 酸、壳聚糖、胶原蛋白等。同时人体骨骼本身含有有机和无机质两部分，有机部分的主要成 分是骨胶原纤维和骨蛋白，它使骨骼具柔韧性，而无机部分主要是HAP，这使骨骼有一定强 度。从仿生学角度讲，人工合成材料若按自然骨组成设计是最理想的。所以有研究者着手将 HAP与自体骨、骨形成蛋白、骨胶原等有机物分别进行复合，以期达到预想效果。
1.4 生物陶瓷复合材料
为提高生物陶瓷材料的力学性能、稳定性和生物相容性，许多材料工作 者在复合生物陶瓷材料方面做了大量的研究，并取得了较大进步。 常用的基体材料有高分子材料、生物碳素材料、生物玻璃、磷酸钙基生 物陶瓷等材料. 增强材料有碳纤维、不锈钢或钴基合金纤维、生物玻璃陶瓷纤维、陶瓷 纤维等纤维增强体，另外还有氧化锆、磷酸钙基生物陶瓷、生物玻璃陶 瓷等颗粒增强体。 Kim等人利用硅硼酸钠玻璃来增强HAP，当玻璃相为59%，可使HAP的 力学强度增加到47MPa。还有学者将惰性生物材料和活性生物材料进行 复合，即满足了复合材料对力学性能的要求，也弥补了惰性生物材料生 物相容性差的缺点。
听骨等，从而在材料学和临床医学上确立了“生物陶瓷”这一术语。
生物陶瓷是材料科学与生命科学相交叉的一个新领域,受到世界各国的重视。生
物陶瓷是指与生命科学、生物技术、生物医学及生物老化等领域有关的陶瓷材料。 随着全人类加速走向老龄化, 以及交通事故、各种灾害造成伤残, 对组织、器官的需 求与日俱增。生物陶瓷主要作为生物硬组织的替代材料, 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, 也可用于测量 和诊断治疗等。
研究重点放在多孔HAP陶瓷方面。研究发现，多孔钙磷种植体模仿了骨基质的结构，具
有骨诱导性，它能为新生骨组织的长入提供支架和通道，因此植入体内后其组织响应较致密 陶瓷有很大改善。
经HAP表面涂层处理的人工关节植入体内后,周围骨组织能很快直接沉积在羟基磷灰石
表面,并与羟基磷灰石的钙、磷离子形成化学键,结合紧密,中间无纤维膜。HAP生物陶瓷植入 肌肉或韧带等软组织或被一薄层结缔组织紧密包绕,无炎性细胞和微毛细管存在。作穿皮种植 时,能在颈部和上皮组织密合,无炎症和感染发生。因此, HAP生物活性陶瓷也适用于穿皮器件 及软组织修复。
或反应很小，如氧化铝陶瓷和蓝宝石、碳、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷等。
②活性生物陶瓷。在生理环境下与组织界面发生作用形成化学键结
合，系骨性结合，如羟基磷灰石等陶瓷及生物活性玻璃，生物活性微晶 玻璃。
③可被吸收的生物降解陶瓷。这类陶瓷在生物体内可被逐渐降解、
被骨组织吸收，是一种骨重建材料，如磷酸三钙等。
生物陶瓷材料
生物陶瓷材料
1.1 生物陶瓷的特点 1.2 惰性生物陶瓷材料 1.3 生物活性陶瓷材料 1.4 生物陶瓷复合材料 1.5 生物陶瓷纳米材料 1.6 生物陶瓷材料的应用
生物陶瓷材料
生物陶瓷是指主要用于人体硬组织修复和重建的生物医学陶瓷材料。与传统陶瓷
材料不同的是，它不是单指多晶体，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、无机与金属复合、无机与有机或生物材料的复合材料。它不 是药物，但它可作为药物的缓释载体；他们的生物相容性、磁性和放射性，能有效 的治疗肿瘤。在临床上已用于胯、膝关节、人造牙根、额面重建、心脏瓣膜、中耳
山东大学新型复合材料人工骨研究取得新进展
2009-07-09 11:17 ［本站讯］7月5日，由山东大学与临邑县鲁晶化工有限公司
联合承担的山东省科技攻关计划项目“新型复合材料人工骨的制备与动物实验研究” 通过山东省科学技术厅组织的技术鉴定。
鉴定委员会对材料学院李木森教授主持的该项目进行了论证，认为：该项目在 C/C+HA涂层复合材料人工骨制备技术、椎间融合器制作及动物实验研究方面达到 了国际先进水平。该项目利用化学沉淀、共沸蒸馏、超声波和机械双重搅拌等手段制 备出了结晶度高、颗粒均匀的优质羟基磷灰石（HA）粉体，采用优化的喷砂预处理 和等离子体喷涂工艺成功制备了具有良好生物力学相容性的C/C+HA涂层复合材料 人工骨。采用C/C+HA涂层复合材料人工骨制成椎间融合器，以波尔杂交山羊为模 型，进行了腰椎后路植入和胫骨植入手术及术后病理观察分析，表明该复合材料具有 良好的生物相容性和明显的引导骨生成的作用，为进一步开展临床应用研究奠定了重 要基础。
1. 羟基磷灰石（HAP或HA）
（1）HAP与金属相结合 利用等离子喷涂和化学气相沉积等各种技术，使HAP陶瓷与
金属基复合，得到既具金属的强度和韧性，又具生物活性的复合材料。研究者在Ti 合金表面 涂覆多层凝胶，经烧结得到表面多孔HAP涂层。结果表明多孔HAP涂层与多孔HAP陶瓷相似， 可提供骨细胞生长的空间，并能起到支架的作用，使骨与植体通过化学结合和机械互锁而固 定。钛合金等离子喷涂HAP复合材料已被用于制备人工关节。
1.3 生物活性陶瓷材料
生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。 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。
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
同多晶A1203陶瓷相比，单晶A1203陶瓷的力学性能更为突出，单晶
A1203在C轴方向具有相当高的抗弯强度(1300MPa)，因而临床上应用于负 重大、耐磨要求高的部位，如高强度螺钉、人工骨、人工牙根、人工关节 和固定骨折用的螺栓。但其加工较多晶体困难。
部分稳定化的ZrO2和A1203一样，生物相容性良好，在人体内稳定性
1.1 生物陶瓷的特点、类型
1. 生物陶瓷的特点
①其结构中包含着键结合力很大的离子键和共价键，所以它不仅具有良好的力学强度、
硬度，而且在体内难溶解，不易腐蚀变质，热稳定性好，便于加热消毒，耐磨性能好，不易 产生疲劳现象，满足种植学的要求。
②陶瓷的组成范围比较宽，可根据实际应用的要求设计组成，控制性能变化。 ③陶瓷成形容易，可根据使用要求，制成各种形态和尺寸，如颗粒型、柱型、管型；致密