特陶之家tetaohome生物陶瓷介紹
概念介紹
生物陶瓷(Bioceramics)是指用作特定的生物或生理功能的一類陶瓷材料，即直接用于人體或與人體直接相關的生物、醫用、生物化學等的陶瓷材料。作為生物陶瓷材料，需要具備如下條件：生物相容性，力學相容性，與生物組織有優異的親和性，抗血栓，滅菌性并具有很好的物理、化學穩定性。包括精細陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和單晶。根據使用情況，生物陶瓷可分為與生物體相關的植入陶瓷和與生物化學相關的生物工藝學陶瓷。前者植入人體內以恢復和增強生物體的機能，是直接與生物體接觸使用的生物陶瓷，主要有人造牙、人造骨、人造心臟瓣膜、人造血管和其他醫用人造氣管和穿皮接頭等。后者用于固定酶、分離細菌和病毒以及作為生物化學反應的催化劑，是使用時不直接與生物體接觸的生物陶瓷。
使用條件
（1）與生物體的親和性好，即植入的陶瓷被侵蝕、分解的產物無毒，不使生物細胞發生變異、壞死，不會引起炎癥、生長肉芽等。
（2）在體內有長期功能且可靠性高，即在10～20年的長期使用中，不會降低強度，不發生表面變質，對生物體無致癌作用等。
（3）易于在短期內成形加工。
（4）容易滅菌，陶瓷不同于金屬，它具有強共價鍵性質，即使在生物體內苛刻的化學條件下，也具有良好的化學穩定性，排異反應遲緩，具備長期使用的機械性質。與有機高分子材料相比，生物體陶瓷耐熱性好，便于進行高壓滅菌。
歷史
生物陶瓷材料作為生物醫學材料始于18世紀初。
1808年初成功制成了用于鑲牙的陶齒；
1871年，羥基磷灰石被人工合成。
1894年，H.Dreeman報道使用熟石膏作為骨替換材料。
1926年Bassett用X-射線衍射分析發現骨和牙的礦物質與羥基磷灰石的X射線譜相似。
1928年，Leriche和Policard開始研究和應用磷酸鈣作為骨替換材料。
1930年，Naray-Szabo 和Mehmel獨立地應用X-ray衍射分析確定了氟磷灰石的結構。
1963年在生物陶瓷發展史上也是重要的一年，該年Smith 報告發展了一種陶瓷骨替代材料。由于技術方面的限制，直到1971年才有羥基磷灰石被成功研制并擴大到臨床應用的報道。
1974年，Hench在設計玻璃成分時，曾有意識地尋求一種容易降解的玻璃，當把這種玻璃材料植入生物體內作為骨骼和牙齒的替代物時，發現有些材料中的組織可以和生物體內的組分互相交換或者反應，最終形成與生物體本身相容的性質，構成新生骨骼和牙齒的一部分。這種將無機材料與生物醫學相聯系的開創性研究成果，很快得到了各國學者的高度重視。
中國20世紀70年代初期開始研究生物陶瓷，并用于臨床。1974年開展微晶玻璃用于人工關節的研究；1977年氧化鋁陶瓷在臨床上獲得應用；1979年高純氧化鋁單晶用于臨床，以后又有新型生物陶瓷材料不斷出現，并應用于臨床。中國上海硅酸鹽研究所、華南理工大學、北京市口腔醫學研究所等單位對生物陶瓷都進行了深入的研究。生物陶瓷的應用范圍也正在逐步擴大，現可應用于人工骨、人工關節、人工齒根、骨充填材料、骨置換材料、骨結合材料、還可應用于人造心臟瓣膜、人工肌腱、人工血管、人工氣管，經皮引線可應用于體內醫學監測等。
分類
生物陶瓷材料可分為生物惰性陶瓷(如Al2O3，ZrO2等)和生物活性陶瓷(如致密羥基磷灰石，生物活性玻璃等)。
生物惰性陶瓷
生物惰性陶瓷主要是指化學性能穩定、生物相容性好的陶瓷材料。如氧化鋁、氧化鋯以及醫用碳素材料等。這類陶瓷材料的結構都比較穩定，分子中的鍵合力較強，而且都具有較高的強度、耐磨性及化學穩定性。
生物活性陶瓷
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羥基，還可做成多孔性，生物組織可長入并同其表面發生牢固的鍵合；生物吸收性陶瓷的特點是能部分吸收或者全部吸收，在生物體內能誘發新生骨的生長。生物活性陶瓷具有骨傳導性，它作為一個支架，成骨在其表面進行；它還可作為多種物質的外殼或填充骨缺損。生物活性陶瓷有生物活性玻璃、羥基磷灰石陶瓷、磷酸三鈣陶瓷等幾種。
| 生物陶瓷材料 | ||
| 類別 | 材料 | 應用 |
| 生物惰性陶瓷 | 多晶氧化鋁陶瓷 | 人工髖關節陶瓷球頭和陶瓷帽、膝關節、假牙、牙槽、托槽、人工中耳骨等 |
| 多晶透明氧化鋁陶瓷 | 牙齒矯正用托槽 | |
| 單晶氧化鋁 | ||
| 氧化鋯瓷(YSZ) | 牙根、股關節、人工骨、瓣膜等 | |
| 氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA） | 髖關節、膝關節、肩關節球頭 | |
| 氮化硅陶瓷（β相） | 關節球頭球帽、脊柱 | |
| 單晶材料 | ||
| 玻璃陶瓷 | ||
| 生物活性陶瓷 （表面活性和生物吸收） |
生物活性玻璃(BAG) | 骨缺損修復、玻璃粉傷口止血、愈合 |
| 羥基磷灰石瓷（HA） | 骨修復再生 | |
| HA/TCP復合陶瓷 | 一定強度和降解吸收 | |
| 磷酸三鈣陶瓷(β-TCP) | 易降解吸收 | |
| 磷酸一鈣陶瓷 | ||
| 硫酸鈣陶瓷 | ||
| 抗菌材料 | ||
| 生物磁性陶瓷 | ||
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