生物陶瓷

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1 拼音

shēng wù táo cí

2 注解

人体器官和组织由于种种原因需要修复或再造时,选用的材料要求生物相容性好,对肌体无免疫排异反应;血液相容性好,无溶血、凝血反应;不会引起代谢作用异常现象;对人体无毒,不会致癌。目前已发展起来的生物合金、生物高分子和生物陶瓷基本上能满足这些要求。利用这些材料制造了许多人工器官,在临床上得到广泛的应用。但是这类人工器官一旦植入体内,要经受体内复杂的生理环境的长期考验。例如不锈钢在常温下是非常稳定的材料,但把它做成人工关节植入体内,三五年后便会出现腐蚀斑,并且还会有微量金属离子析出,这是生物合金的缺点。有机高分子材料做成的人工器官容易老化,相比之下,生物陶瓷是惰性材料,耐腐蚀,更适合植入体内。

氧化铝陶瓷做成的假牙与天然齿十分接近,它还可以做人工关节用于很多部位,如膝关节、肘关节、肩关节、指关节、 髋关节等。ZrO2陶瓷的强度、断裂韧性和耐磨性比氧化铝陶瓷好,也可用以制造牙根、骨和股关节等。羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是骨组织的主要成分,人工合成的与骨的生物相容性非常好,可用于颌骨、耳听骨修复和人工牙种植等。目前发现用熔融法制得的生物玻璃,如CaO-Na2O-SiO2-P2O5,具有与骨骼键合的能力。生物玻璃在和骨结合时,先在植入体表面形成富硅凝胶,然后转化成磷灰石晶体,这时在结合面形成有机和无机的复合层,保持很高的结合强度。

陶瓷材料最大的弱点是性脆,韧性不足,这就严重影响了它作为人工人体器官的推广应用。陶瓷材料要在生物工程中占有地位,必须考虑解决其性脆问题。

生物陶瓷的种类很多,从外观和形状上看可以是粉末、涂层和块体。从物相结构看可以是单晶、多晶、玻璃或复合材料,它们在修复人体器官时所发挥的功能也不尽相同。

生物陶瓷类型及物相的选择取决于临床应用对其性质和功能的要求。如粉末状的可用于骨缺损的填充,涂层可改善种植体与组织间的界面物性。蓝宝石单晶因为强度高曾用做牙根种植,而A/W玻璃陶瓷因其可以与骨键合且具有较高的强度,可以用于脊椎骨替换。惰性陶瓷材料主要是氧化铝合生物碳。其中,氧化铝髋关节早在上世纪七十年代就已经用于临床。今年来氧化锆增韧的氧化物陶瓷由于其高强度而逐渐受到重视。

以磷酸盐为基的生物活性陶瓷是目前生物陶瓷研究中最活跃的领域。

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