文档介绍：生物陶瓷材料
生物材料学是一个崭新的领域，但生物材料本身却有着古老的历史，只是它在当代才取得了快速的发展。追溯生物材料的历史，不得不提到人工器官．人工器官的研究实际上是个古老的命题。
生物材料的发展历程
自20世纪70年代起, 生和性高的陶瓷，特别是能和骨发生化学结合的磷灰石，已经制造出更加先进的人工关节。通过相变或微裂等增韧方法，也可以提高材料的韧性。
近年，氧化锆陶瓷由于其优良的力学性能，尤其是其远高于氧化铝瓷的断裂韧性，使其作为增强增韧第二相材料在人体硬组织修复体方面取得了较大研究的进展。
——氧化铝陶瓷材料
生物惰性陶瓷
生物惰性陶瓷在体内被纤维组织包裹或与骨组织之间形成纤维组织界面的特性影响了该材料在骨缺损修复中的应用，因为骨与材料之间存在纤维组织界面，阻碍了材料与骨的结合，也影响材料的骨传导性，长期滞留体内产生结构上的缺陷，使骨组织产生力学上的薄弱。
生物惰性陶瓷缺点
生物陶瓷材料的分类
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，磷酸三钙陶瓷等几种。
2、生物活性陶瓷材料
生物活性陶瓷材料
羟基磷灰石（hydroxyapatite），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)的主要成分是羟基磷灰石，因此有人也把羟基磷灰石陶瓷称之为人工骨。
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，是一种临床应用价值很高的生物活性陶瓷材料，引起了广泛的关注。
——羟基磷灰石陶瓷材料
HAP涂层钛基牙种植体
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
生物活性陶瓷材料
羟基磷灰石的主要缺点在于本身的力学性能较差、强度低、脆性大，这一缺点影响了它在医学临床的广泛应用，同时也促使人们研究HAp 系列的各种复合材料，以期获得力学性能优良、生物活性好的生物医学复合材料。
（1）羟基磷灰石与金属相结合。
（2）羟基磷灰石与惰性生物陶瓷材料相复合。
（3）羟基磷灰石与有机物相复合。
——羟基磷灰石陶瓷材料
生物活性陶瓷材料
目前广泛应用的生物降解陶瓷为β- 磷酸三钙(简称β- TCP)，是磷酸钙的一种高温相。
与HAp 相比，TCP 最大的优点在于更易于在体内溶解，植入机体后与骨直接融合而被骨组织吸收，是一种骨的重建材料。可根据不同部位骨性质的不同及降解速率的要求，制成具有一定形状和大小的中空结构构件，用于治疗各种骨科疾病。
——磷酸三钙陶瓷材料
生物活性陶瓷材料
磷酸钙陶瓷的主要缺点是其脆性较高，难以加工成型或固定钻孔。
致密磷酸钙陶瓷可以通过添加增强相提高它的断裂韧性，多孔磷酸钙陶瓷虽然可被新生骨长入而极大增强，但是在再建骨完全形成之前，为及早代行其功能，也必须对它进行增韧补强。
——磷酸三钙陶瓷材料
生物陶瓷的特点及运用
生物陶瓷由于是高温处理工艺所成的无机非金属材料，因此具有金属、高分子材料无法比拟的优点：
1）由于它是在高温下烧结制成，其结构中包括键强很大的离子键或共价键，所以具有：
良好的机械强度、硬度、压缩强度高，极其稳定。
在体内难于溶解，不易氧化、不易腐蚀变质，热稳定性好，便于加热消毒、耐磨、有一定润滑性能，不易产生疲劳现象，
和人体组织的亲和性好，因此能满足种植学要求。
生物陶瓷的特点及运用
弹性模量为20GPa，
抗弯强度高达275-620MPa
韧性好。
碳双叶瓣人工心脏瓣膜
生物陶瓷的特点及运用
2）陶瓷的组成范围比较宽，可以根据实际应用的要求设计组成，控制性能的变化。
例如可降解生物陶瓷在体内不同部位的使用中，希望能针对被置换骨的生长特点获得具有不同降解速度的陶瓷。否则，当降解速度超过骨生长速度时, 就会产生“死区”，影响修复。如果向此类材料中添加适当比例的非降解性生物陶瓷，就能调整降解速度，满足临床要求。
脊柱侧弯，后路矫正加生物陶瓷植入脊柱融合。
上海第二军医大学、长征医院骨科
生物陶瓷的特点及运用
3）陶瓷容易成型，可根据需要制成各种形态和尺寸
如颗粒形、柱形、管形、致密型或多孔型，也可制成骨螺钉、骨夹板、制成牙根、关节、长骨、颅骨等。采用特殊的工艺还可以得到尺