生物陶瓷材料的研究及
应用
Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
生物陶瓷材料的研究及应用
张波化工07-3班
摘要介绍了生物陶瓷的定义，对羟基磷灰石生物陶瓷材料、磷酸钙生物陶瓷材料、复合生物陶瓷材料、涂层生物陶瓷材料和氧化铝生物陶瓷的特性和制备方法进行了较为深入的分析，在现代医学中的应用及发展前景。
关键词生物陶瓷，磷酸钙，复合生物陶瓷材料，涂层生物陶瓷材料，氧化铝陶瓷，生物陶瓷应用。
Bioceramic Materials Research and Application
Zhangbo Chemical Engineering and Technology 073 class Abstract This paper introduces the definition of bio-ceramics, bio-ceramic material of hydroxyapatite, calcium phosphate bio-ceramic materials, composite bio-ceramic materials, coating materials, bio-ceramics and alumina ceramics of biological characteristics and preparation methods for a more in-depth analysis In modern medicine the application and development prospects.
Key words bio-ceramics, calcium phosphate, composite bio-ceramic materials, coating materials, bio-ceramic, alumina ceramic, bio-ceramic applications.
1 引言
生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料，即直接用于人体或与人体相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料。做为生物陶瓷材料，需具备如下条件：生物相容性；力学相容性；与生物组织有优异的亲和性；抗
血栓；灭菌性并具有很好的物理、化学稳定性。生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷（如Al 2O 3、ZrO 2等）、生物活性陶瓷(如致密羟基磷灰石、生物活性微晶玻
璃等)和生物复合材料三类。生物陶瓷材料因其与人的生活密切相关，故一直倍受材料科学工作者的重视。
2 生物陶瓷材料的发展
目前世界各国相继发展了生物陶瓷材料，它不仅具有不锈钢塑料所具有的特性，而且具有亲水性、能与细胞等生物组织表现出良好的亲和性。因此生物陶瓷具有广阔的发展前景。生物陶瓷的应用范围也正在逐步扩大，现可应用于人工骨、人工关节、人工齿根、骨充填材料、骨置换材料、骨结合材料、还可应用于人造心脏瓣膜、人工肌腱、人工血管、人工气管，经皮引线可应用于体内医学监测等。
磷酸钙生物陶瓷材料
β- 磷酸三钙( 简称β-TCP)，属三方晶系，钙磷原子比为，是磷酸钙的一种高温相。β-TCP 的最大优势就是具有良好的生物相容性和降解性，植入机体后与骨直接融合，无任何局部炎性反应及全身毒副作用。但缺乏诱导沉积类骨羟基磷灰石(HAp)的能力［1，2］，HAp 的形成有利于促进材料的骨传导和骨再生，并促进材料同软／硬组织间形成紧密的化学键合［3，4］。磷酸钙盐生物陶瓷人工骨，虽然与骨盐的组成相同，但不同部位的骨性质是不尽相同的，钙磷比在决定体内溶解性和吸收趋势上起着重要作用，所以和HA 相比，TCP 更易于在体内溶解，其溶解度约比HA 高10-20 倍。β-TCP 的降解速率与其表面构造、结晶类型、孔隙率及植入动物的不同有关。例如，随表面积增大，结晶度降低、晶体结晶完整性下降、晶粒减小以及CO 32- 、F -、Mg 2+ 等离子取代而使降解加快。
为此控制β-TCP 的微观结构及组成，可以制备出不同降解速度的材料。Jorg
Handschel 等人研究发现在无负重骨处没有直接和TCP 相连的骨，同样在界面处也没有造骨细胞，而这部分是由于TCP 降解后导致介质酸化所造成的［5］。这同样也证明了介质的pH 值不会随所使用的TCP 颗粒的浓度而改变，它取决于造骨细胞和颗粒直接的相互作用，包括造骨细胞功能的减弱。Inone 等人研究发现，TCP 从第三周起开始降解，同时从第三周起骨开始形成，他们还比较了空隙率分别为50%、60%、75% 的TCP 的性能，发现75% 的TCP 是较好的骨替代物，但机械强度不高，只能用于无负重处或与固定装置结合［5］。此外，用Si 稳定TCP 可以增加其骨传导性和骨组织的修复。
复合生物陶瓷材料
复合生物陶瓷是指生物用复相陶瓷的总称，多种组分构成，含有多相的生物用陶瓷材料，具有较好的力学性能、化学稳定性和生物相容性，是一种很有应用前景的复合生物陶瓷材料[6,7,8]。复合生物陶瓷材料的制备方法有很多，许多材料工作者进行了深入的探讨[9,19]。李亚军等［20］将HA粉体和聚丙交酯及造孔剂氯化钠混合后加入三氯甲烷和聚乙烯醇溶液，混炼后模压制得了多孔聚乳酸/基磷灰石复合材料，该材料可以提高高分子的力学性能及骨诱导特性，且对羟基磷灰石的过快降解具有控制作用，保证了骨组织恢复速度与降解速度一致。Ivanchenko 等人[5]用硅硼酸钠玻璃来增强HA，当玻璃相为59%、烧结温度小于
1000℃、孔隙率为33% 时，得到HA 的机械强度为47MPa。Towler 运用纳米ZrO
2
复合生物陶瓷。该技术由于使用了纳米在低温下烧结制备了高致密度的HA-ZrO
2
ZrO
，故降低了烧结温度。因HA 分解常发生在烧结过程中，但在1200℃烧结2
时，因烧结温度较低，故避免了HA 的分解，使主晶相仍为HA，且复合材料的强
