文档介绍：生物技术陶瓷概述摘要:随着无机材料学的发展,生物陶瓷材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料,即用于取代、修复活组织的天然或人造材料,有着药物不可替代的作用。近年来,人们已经应用各种改性的生物陶瓷材料研制成人工器官替代和修复机体损伤的组织和器官,虽然已经获得了较好的治疗效果,但是并没有满足人们的需求,仍然存在一些问题一些问题。而且生物陶瓷材料的一些性能并不能满足医学临床的要求,所以其应用也受到一定的限制。生物陶瓷材料主要应用于硬组织的修复和替换,也可用于心血管系统的修复和药物缓释系统。本文从生物陶瓷的分类、性能以及应用方面作了深入的分析,总结了生物陶瓷目前存在的一些问题。并结合当前生物陶瓷的发展趋势,展望未来的发展前景。关键词:生物陶瓷;分类;性能;市场应用;发展前景生物陶瓷泛指与生物体或生物化学相关的陶瓷材料,分为与人体相关的陶瓷(种植类陶瓷)和与生物化学相关的陶瓷(生物工程类陶瓷)二大类。进入21世纪以来,世界科技迅猛发展,生物陶瓷材料及其复合材料的应用,在医学应用中占据了不可替代的地位。迄今为止,除大脑以外的各种人工器官已经应用于人体,并取得了良好的效果。一、生物陶瓷材料的发展过去,应用最广泛的生物医学材料为金属和有机材料,但存在着许多缺点。如金属材料植入人体内后,容易发生腐蚀,产生对人体有毒的金属离子,并且金属磨屑会引起周围生物组织发生变化等问题;而有机材料大多强度较低,难以满足力学性能和耐久性的要求。对于生物陶瓷的应用,人们是经过长期的探索和研究的。早在18世纪前,人们就开始用象牙、木头等天然材料作为骨修复材料;19世纪前,由于冶金技术和陶瓷制备工艺的发展,开始用纯金、纯银、铂等贵金属作牙修复及骨缺损修复;20世纪前半,由于冶金技术的进步,钴铬铝合金、纯钛和钛合金等被应用到人工骨的领域,有机玻璃等高分子材料也开始用于临床;到20世纪60年后,因为战争的原因人们开始研究生物活性陶瓷,包括生物玻璃、羟基磷灰石等。此时,Hench研制出了生物活性玻璃体。生物活性玻璃良好的生物相容性和生物活性,引起了相关业界的广泛关注随着材料科学和其它基础科学的发展,生物陶瓷材料在世界各国受到重视,其研究与开发得到飞速的发展。目前在西欧、美国、澳大利亚和日本,无机生物材料的研究已成为独立的学科,组建了十余个高级别多学科交叉的国家生物材料与工程中心,并被许多国家列入高技术关键新材料发展计划。二、生物陶瓷材料的分类生物材料化学性能稳定,具有良好的生物相容性。这类陶瓷材料的结构都比较稳定,分子中的键力较强,而且都具有较高的机械强度,耐磨性以及化学稳定性,它主要有氧化铝陶瓷、单晶陶瓷、氧化锆陶瓷、玻璃陶瓷等。生物惰性陶瓷这类陶瓷材料的结构都比较稳定,分子中的键合力较强,而且都具有较高的强度、耐磨性及化学稳定性。如氧化铝、氧化锆以及医用碳素材料等。氧化铝单晶氧化铝具有相当高的抗弯强度,耐磨性能好,耐热性好,可以直接与骨固定。已被用作人工骨、牙根、关节、螺栓。并且该螺栓不生锈,也不会溶解出有害离子,与金属螺栓不同,不需要取出体外。多晶化学性能十分稳定,几乎不与组织液发生任何化学反应,硬度高,机械强度高。氧化铝陶瓷具有良好的组织亲和性,这是因为其表面具有亲水性,即氧化铝结晶表面氧原子能捕获水分子而产生极化现象,结果在其表面覆盖一层羟基,它能吸附水分子,在表面形成亲水层,使表面呈强极性,易被组织液浸润。在极性层外间构成水——金属离子——蛋白质的“三明治”式结构,形成周期的氧化铝生物相容性。氧化铝陶瓷和单晶氧化铝。氧化铝陶瓷由氧化铝粉料烧结制成,单晶氧化铝可用引上法、导膜法火焰熔融法和气相化学沉积生长法制取。氧化铝陶瓷表面为亲水性,与生物体组织有良好的生物亲合性。 ,生物相容性良好,在人体内稳定性高,而且比氧化铝的断裂韧性值更高,耐磨性也更为优良,用作生体材料有利于减小植人物的尺寸和实现低摩擦、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部分稳定的氧化锆和氧化铝一样,生物相容性良好,在人体内稳定性高,且比氧化铝断裂韧性、耐磨性更高,有利减少植入物尺寸和实现低摩擦、磨损,用以制造牙根、骨、股关节、复合陶瓷人工骨、瓣膜等。中国科学院上海硅酸盐研究所的科学家还研制成功了等离子喷涂氧化锆人工骨与关节陶瓷涂层材料,并获得了国家发明奖。 、玻璃碳、碳纤维及热解石墨等,其成分是碳元素,玻璃碳的强度差,在1300~1500℃加热分解碳氢化合物得到的热解石墨微粒,质地致密坚硬;碳纤维强度大,挠性好。碳材的特点是具有血液相容性、抗血栓性好,且其弹性模量较低,与人体软硬组织都可形成界面而不发生异体反应、耐侵蚀、耐疲劳、不溶解、能牢固的粘附在其它材料的表