生物陶瓷材料的应用及其发展前景_崔福斋
生物陶瓷材料的研究报告及应用
生物瓷材料的研究及应用波化工07-3班9摘要介绍了生物瓷的定义，对羟基磷灰石生物瓷材料、磷酸钙生物瓷材料、复合生物瓷材料、涂层生物瓷材料和氧化铝生物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。
关键词生物瓷，磷酸钙，复合生物瓷材料，涂层生物瓷材料，氧化铝瓷，生物瓷应用。
Bioceramic Materials Research and ApplicationZhangbo Chemical Engineering and Technology 073 class 9AbstractThis paper introduces the definition of bio-ceramics, bio-ceramic material of hydroxyapatite, calcium phosphate bio-ceramic materials, posite 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 wordsbio-ceramics, calcium phosphate, posite bio-ceramic materials, coating materials, bio-ceramic, alumina ceramic, bio-ceramic applications.1 引言生物瓷是指用作特定的生物或生理功能的一类瓷材料，即直接用于人体或与人体相关的生物、医用、生物化学等的瓷材料。
羟基磷灰石生物陶瓷的研究状况及发展趋势
羟基磷灰石生物陶瓷的研究状况及发展趋势羟基磷灰石生物陶瓷是一种新型的重要化学物质，它是一种具有多孔性、抗腐蚀性、耐高温性、较低吸水性能和抗病毒性能等优点的陶瓷材料。
由于其优良的物理性能，近年来，羟基磷灰石生物陶瓷受到了越来越多的关注，它已经成为植物生长、药物吸收、矿物提取、环境污染治理、农业生产等领域的“新星”。
羟基磷灰石生物陶瓷是由磷灰石、硅酸钠和氯化钠等特殊复合材料组成的，它可以实现零能耗制备。
它具有自发排水性，可以提高土壤水分对植物的吸收，实现节水灌溉；它具有良好的抗氧化性，能够有效降低土壤污染；它还具有抗病毒特性，可以有效保护作物免受病毒的侵害。
目前，关于羟基磷灰石生物陶瓷的优点和应用研究仍处于早期阶段，但其有效应用已得到越来越多的认可。
一些国家的学者研究表明，在农业领域中，羟基磷灰石生物陶瓷可以减少种植植物常用农药残留和病害病原体的传播，提高作物生长发育，增加产量。
此外，羟基磷灰石生物陶瓷也用于矿物提取，可以提高矿物萃取比例，提高产量，节省能源；此外，它还可以用于治理环境污染，可以有效降低污染物的排放量，拯救自然环境。
羟基磷灰石生物陶瓷的前景十分可观。
除了上述的优点和应用外，羟基磷灰石生物陶瓷在制造、建筑和航空航天等领域也有重要的应用和发展潜力，且未来可能还有很多更有利可图的应用。
然而，羟基磷灰石生物陶瓷的研究仍处于起步阶段，尚未完全被发掘，存在很多不足。
因此，未来的研究努力应该更多地集中在提高制备工艺和性能改善方面，从而发掘出更多的应用价值。
由于羟基磷灰石生物陶瓷的出现，开启了人类社会的生态安全与经济发展的新纪元，其巨大的应用潜力充分反映了它的重要性和价值，在未来的发展中，有望受到更多的关注和研究。
综上所述，羟基磷灰石生物陶瓷因其优良的物理性能得到了广泛的应用，将有助于解决环境污染、农业生产和节能等问题，但现有的研究仍处于起步阶段，对提高制备工艺和性能改善等方面有待进一步深入研究，以期在未来的发展中受到更多的关注和认可。
2024年生物医用陶瓷材料市场环境分析
2024年生物医用陶瓷材料市场环境分析1. 引言生物医用陶瓷材料是一种具有良好生物相容性和优异功能性的特殊陶瓷材料。
在医疗器械和人工器官领域有着广泛的应用。
本文将对生物医用陶瓷材料市场的环境进行分析。
2. 市场规模生物医用陶瓷材料市场具有巨大的潜力。
根据市场研究数据显示，预计在未来几年内，生物医用陶瓷材料市场规模将持续扩大。
当前市场规模已经达到了数十亿美元级别。
3. 市场驱动因素生物医用陶瓷材料市场的发展得益于多个驱动因素。
3.1 技术进步随着科技的进步，生物医用陶瓷材料的制备工艺和性能得到了显著提升，进一步推动了市场需求的增长。
新材料的研发以及制备技术的改进为行业带来了更多发展机遇。
3.2 人口老龄化全球范围内人口老龄化的现象加剧了对医疗和人工器官的需求。
生物医用陶瓷材料由于其生物相容性和优异功能性，成为人工骨骼、人工关节等领域的首选材料，因此在老年人口增加的情况下，市场需求也将随之增加。
3.3 医疗保健支出增加全球范围内医疗保健支出不断增加，为生物医用陶瓷材料市场提供了广阔的市场空间。
各国政府和个体对于医疗保健的重视度提高，推动了市场需求的增长。
4. 市场竞争格局生物医用陶瓷材料市场是一个竞争激烈的行业。
目前，市场上有多家知名企业参与竞争，包括材料制造商、医疗器械公司等。
在市场竞争格局中，技术实力、产品质量、价格和市场知名度等因素成为企业竞争的关键。
5. 市场风险与挑战尽管生物医用陶瓷材料市场前景广阔，但仍存在一些风险与挑战。
5.1 技术难题生物医用陶瓷材料的开发和制备过程中，存在一些技术难题。
例如，如何提高材料的力学性能和抗磨损性能，如何控制材料的生物相容性等。
这些难题需要企业在研发过程中不断克服，才能保持竞争优势。
5.2 法规和监管生物医用陶瓷材料属于医疗器械领域，受到严格的法规和监管。
不符合法规和监管要求的产品将无法上市或被召回。
因此，企业需要积极应对法规和监管变化，确保产品的合规性。
生物陶瓷市场分析报告
生物陶瓷市场分析报告1.引言1.1 概述概述生物陶瓷是一种具有良好生物相容性和生物活性的陶瓷材料，广泛应用于医疗领域和生物工程。
随着人们对健康的重视和医疗技术的不断发展，生物陶瓷市场逐渐呈现出蓬勃发展的态势。
本报告对生物陶瓷市场进行了深入分析，旨在为相关行业提供市场情报和发展战略参考。
文章将从生物陶瓷的定义和特点、市场现状分析以及发展趋势预测等方面展开论述，希望能为读者提供全面、准确的市场信息。
文章结构部分内容如下：1.2 文章结构本报告将分为三个部分进行阐述：引言、正文和结论。
在引言部分，将对生物陶瓷市场进行概述，介绍文章的结构，说明撰写此报告的目的，并对全文内容进行简要总结。
在正文部分，将对生物陶瓷的定义与特点进行详细阐述，分析当前生物陶瓷市场的现状，以及对未来市场发展趋势进行预测。
在结论部分，将对市场机会与挑战进行分析，提出相应的发展建议，并对整个报告内容进行总结。
通过以上结构的安排，将全面深入地探讨生物陶瓷市场的相关内容。
1.3 目的:本报告的目的是对生物陶瓷市场进行深入分析，以全面了解生物陶瓷的定义、特点、市场现状和发展趋势。
通过对市场机会与挑战的分析，提出相关的发展建议，以帮助相关企业和投资者更好地把握市场动态，制定合理的发展战略。
同时，本报告还旨在给读者提供一个全面、客观的市场分析，为相关行业人士提供决策参考，促进生物陶瓷市场的健康发展。
1.4 总结通过本报告的撰写，我们对生物陶瓷市场进行了全面的分析和预测。
生物陶瓷作为一种新型材料，具有优异的生物相容性和力学性能，已经在医疗器械、牙科修复材料等领域占据重要地位。
市场现状分析显示，生物陶瓷市场需求不断增长，有望成为未来材料市场的主导产品之一。
在市场发展趋势预测部分，我们认为生物陶瓷市场将在医疗领域得到更广泛的应用，并且在新兴行业中崭露头角。
随着人们对健康和美容需求的增长，生物陶瓷制品将会有更多的市场空间。
总的来说，生物陶瓷市场存在着巨大的发展机遇，但同时也伴随着一些挑战，如市场竞争加剧、质量监管等问题。
生物陶瓷材料的开发与应用
生物陶瓷材料的开发与应用近年来，随着生物科技的快速发展，生物陶瓷材料作为一种新型的材料逐渐引起了人们的关注。
生物陶瓷材料是指在生物体内具有良好的相容性和生物活性的陶瓷材料，广泛应用于医疗领域。
本文将从生物陶瓷材料的特性、开发过程以及应用领域等方面进行探讨。
首先，我们需要了解生物陶瓷材料的特性。
与金属材料相比，生物陶瓷材料具有良好的生物相容性，能够与人体组织进行良好的结合，不会引起排异反应。
同时，生物陶瓷材料还具有优异的力学性能，能够承受人体内的力学负荷，保持稳定性。
此外，生物陶瓷材料还具有生物活性，即能够促进骨组织再生和修复。
这使得生物陶瓷材料成为了一种理想的医疗材料。
那么，如何进行生物陶瓷材料的开发呢？首先，我们需要选择合适的陶瓷材料作为基础材料。
目前常用的生物陶瓷材料主要包括氧化锆、羟基磷灰石等。
这些材料具有稳定性好、生物相容性高等优点。
随后，我们需要通过烧结、压制等方法将粉末状的陶瓷材料转化为固体材料。
在这个过程中，我们还可以通过添加适量的添加剂来改善材料的性能。
最后，我们可以根据具体的应用需求，对生物陶瓷材料进行后续的加工和表面处理，以满足不同的医疗需求。
生物陶瓷材料的应用领域非常广泛。
其中，最常见的应用就是骨科领域。
生物陶瓷材料可以用于制作义齿、人工关节、骨修复等医疗器械。
其在人体内的生物相容性和生物活性使得这些器械能够更好地适应人体环境，减少植入后的排斥反应。
此外，生物陶瓷材料还可以用于制作人工耳蜗、人工眼角膜等器械，为听力和视力受损的患者提供帮助。
此外，生物陶瓷材料的应用还可以拓展至其他医疗领域，如心脏瓣膜、人工皮肤等领域。
除了医疗领域，生物陶瓷材料还具有广泛的应用前景。
例如，它可以用于环境领域，制备高效的催化剂来降解有害物质。
此外，在能源领域，生物陶瓷材料也可以应用于固体氧化物燃料电池等设备中，提高能源转换的效率。
总而言之，生物陶瓷材料的开发和应用具有巨大的潜力。
它在医疗领域中的应用可以帮助患者恢复健康，提高治疗效果。
陶瓷材料技术的发展及应用前景
陶瓷材料技术的发展及应用前景近年来，随着科技的日益进步，陶瓷材料技术得到了广泛的应用和发展。
在人们的日常生活中，我们可以看到许多陶瓷制品，比如餐具、卫生洁具、建筑材料等等。
那么，陶瓷材料技术在未来的发展中，将会有怎样的应用前景呢？首先，我们来看一下陶瓷材料的制作工艺。
陶瓷材料制作的过程主要分为原料的处理、成型、烧结等几个步骤，其中最关键的是烧结。
烧结是将陶瓷制品放入高温炉中，在高温和气氛的作用下进行化学反应和晶体生长，使陶瓷制品达到一定的硬度和强度。
因此，烧结技术是陶瓷制品中最关键的制造技术之一。
在烧结技术的基础上，现代陶瓷技术不断地改进和创新，使得陶瓷材料在应用上越来越广泛。
比如，在医疗领域中，陶瓷制品被广泛应用在人工骨骼、牙齿种植、假体等方面。
陶瓷材料不仅耐腐蚀、导热性好、磨损性能佳，更重要的是它具有良好的生物相容性，不会引起组织排斥和感染，因此，成为医疗行业的重要材料之一。
此外，在环保领域中，陶瓷材料制品也得到了广泛地应用。
比如，陶瓷膜过滤技术可以将水中的污染物去除，使水变得干净无害；陶瓷材料的抗腐蚀性能也可以用于工业废水的处理等方面。
当然，陶瓷材料在传统的应用领域中也得到了广泛的应用。
比如，在装饰建筑材料方面，陶瓷砖、马赛克等深受大众的喜爱。
随着人们对家居环境的要求越来越高，装饰材料行业也在不断地进行创新和提升，陶瓷制品也在不断地发展新产品，满足人们不断变化的需求。
总的说来，陶瓷材料技术的发展和应用前景是非常广泛的。
随着科技的不断进步，陶瓷材料的制作工艺不断创新和提升，陶瓷材料的应用范围也越来越广泛。
在医疗、环保、建筑等各个领域中，陶瓷材料都有着不可替代的作用。
相信在未来的发展中，陶瓷材料技术还会有更加美好的发展前景。
生物矿化观后感
生物矿化材料及其应用讲座观后感9月28日著名生物材料专家专家、清华大学崔福斋教授来材料学院进行学术交流，并为材化学院师生作了题为“生物矿化材料及其应用”的学术报告。
崔教授严谨的学术作风给材化学院的师生们留下了深刻的印象。
报告中，崔福斋教授首先给我们阐述了目前对矿化材料的几种认识、组织工程的发展方向及国家组织“十二五”项目关于生物矿化材料方面的发展动态。
自然界中存在着大量的生物矿化材料，由于特殊的生命过程参与并控制这些生物矿化材料的形成，与普通天然及合成材料相比，生物矿化材料具有特殊的高级结构和组装方式，有很多独特的近乎完美的性质，如极高的强度，非常好的断裂韧性、减震性能、表面光洁度以及光、电、磁、热、声、催化活性等特殊功能。
正是这些独特的性质，引起了科学家的兴趣，通过各种手段，揭示生物矿化材料形成的奥秘，研究生物矿化材料的形成过程，为人工合成材料提供新的理论指导与设计依据。
本世纪二三十年代以来，国内外许多学者对生物矿化作用进行了多方面研究。
生物矿化作用是在一定条件下，在生物体的不同部位，以各种作用方式，在有机物质的影响下，经历形核、生长和相变等过程，将溶液中的无机物转变为结构高度有序的生物矿物体的过程。
生物矿化作用是复杂的固液相之间的生物无机物理化学过程，它不仅受热力学因素、动力学因素的控制，更重要的是在空间、构造和化学上受控于生物学因素，生物通过设置自身的生物矿化位置，调节微环境，提供有机质和成矿物质来控制生物成矿作用的方向和过程。
近年来，探寻生物矿化材料形成的原理，并将其应用于合成医学修复及其他功能性材料成为生物学、化学、材料学等交叉学科的研究新方向。
生物矿化是生物无机化学研究中的一个重要领域，模拟生物矿化是控制材料合成的一种很有前景的方法，尤其超分子排列，有可能是实现无机材料生物合成的新途径。
不仅如此，微生物矿化作用在海洋矿产资源和陆地矿产资源的形成和迁移过程中起着重要作用。
目前由于矿产资源的短缺和日益枯竭，急需从基础理论角度研究开发非传统矿产资源的利用途径，以实现矿产资源的可持续发展。
生物陶瓷材料的应用及其发展前景
目前制备生物活性玻璃的方法主要是采用溶胶 - 凝胶法制备 ,采用该方法制备的材料具有特殊的 化学组成 ,纳米团簇结构和微孔 ,因而比表面积较 大 ,生物活性比其他生物玻璃及微晶玻璃更好 。由 于溶胶 - 凝胶法制备的材料纯度好 、均匀性高 、生物 活性好和比表面积大等特点 ,具有更好的研究及应 用价值 ,特别是生物活性玻璃多孔材料在用作骨组 织工程支架方面具有很好的前景 。 2. 2. 2 羟基磷灰石陶瓷
第一作者 Tel: 13801226011; E - mail: cuifz@mail. tsinghua. edu. cn
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药物分析杂志 Chin J Pharm Anal 2010, 30 (7)
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 ,人们开始研 究生 物 活 性 陶 瓷 , 包 括 生 物 玻 璃 、羟 基 磷 灰 石 等 [ 1 ] 。在这同时 , H ench等还开创了用表面活性材 料玻璃陶瓷的研究工作 [ 2 ] 。最近生物陶瓷又有了 很大的新进展 ,其标志是羟基磷灰石陶瓷骨诱导 机理研 究进 展 [3 ] 和高 年增长 率及 大 批 量 的 成 功 应用 [4 ] 。
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无毒 ,还能传导骨生长 。 HA 能使骨细胞附着在其 表面 ,随着新骨的生长 ,这个连接地带逐渐萎缩 ,并 且 HA 通过晶体外层成为骨的一部分 ,新骨可以从 HA 植入体与原骨结合处沿着植入体表面或内部贯 通性孔隙攀附生长 。HA 生物活性陶瓷是典型生物 活性陶瓷 ,植入体内后能与组织在界面上形成化学 键性结合 。HA 生物活性陶瓷和骨键接的机制不像 生物玻璃那样需要通过在其表面形成富硅层 ,进而 形成中间键接带以实现键合 。致密羟基磷灰石陶瓷 植入骨内后 ,由成骨细胞在其表面直接分化形成骨 基质 ,产生一个宽为 3 ～5 μm 的无定形电子密度 带 ,胶原纤维束长入此区域和细胞之间 ,骨盐结晶在 这个无定形带中发生 。随着矿化成熟 ,无定形带缩 小至 0105～012μm ,羟基磷灰石植入体和骨的键合 就是通过这个很窄的键接带实现的 。
生物陶瓷的应用前景
生物陶瓷的应用前景生物陶瓷是由无机非金属材料通过高温烧结而成的一类材料，以其特殊的生物相容性和良好的力学性能而受到研究者的广泛关注。
生物陶瓷的应用前景非常广阔，以下从医学领域、生物工程领域和环保领域三个方面进行展开。
首先，在医学领域，生物陶瓷的应用前景非常广泛。
因为生物陶瓷具有优异的生物相容性，可以被人体组织所接受并与之良好结合，因此被广泛应用于各种医用领域。
例如，生物陶瓷可用于制造人工关节、骨修复材料和牙科种植体等。
在人工关节领域，生物陶瓷被广泛用于制造人工髋关节、膝关节和肩关节等，因为它具有良好的耐磨性和化学稳定性，可以减少与周围组织的摩擦和磨损。
在骨修复材料领域，生物陶瓷可以用于制造骨水泥、骨填充剂和人工骨等，它可以提供支撑和促进骨细胞再生，有助于骨骼的修复和生长。
此外，生物陶瓷还可以用于制造口腔种植体，它具有良好的透光性和生物相容性，可以与口腔组织紧密结合，达到美观和功能的复原。
其次，在生物工程领域，生物陶瓷也具有广阔的应用前景。
生物陶瓷可以用于制造多孔支架和人工血管等，用于组织工程和器官修复。
多孔支架是一种可以为细胞提供支持和促进细胞生长的材料，生物陶瓷作为一种有机无机复合材料，具有优良的生物相容性和可塑性，可以为细胞提供一个适宜的环境，有助于细胞的定植和生长。
人工血管是一种可以替代人体血管功能的器械，生物陶瓷可以用于制造人工血管的内层。
生物陶瓷具有良好的血液相容性和低磨损性，可以有效地防止血液凝结和血栓形成，提高人工血管的使用寿命。
最后，在环保领域，生物陶瓷也有广阔的应用前景。
生物陶瓷在环保领域主要用于制造颗粒捕集材料和湿式脱硫脱氮材料。
颗粒捕集材料是一种可以捕集和去除空气中的颗粒物质的材料，生物陶瓷具有细小孔隙和大比表面积的特点，可以有效地吸附和捕集颗粒物质，净化空气。
湿式脱硫脱氮材料是一种可以去除燃煤和尾气中的硫氧化物和氮氧化物的材料，生物陶瓷由于其丰富的表面官能团和优良的吸附性能，可以有效地催化气体反应，减少有害气体的排放，达到环境保护的目的。
生物陶瓷应用的发展
1、生物陶瓷应用的发展
生物陶瓷的应用领域已由单一的硬组织代用发展到癌症、糖尿病等的治疗。
目前, 生物陶瓷可用来制作人造骨骼各种病变骨的置换、缺损部位的充填材料、损伤骨的固定材料如人工骨钉牙齿、牙根、关节如艘关节、膝关节、指关节、腕关节、躁关节、趾关节等、人工脏器材料如人工心瓣膜、血管、眼睛等, 以及脑外科手术的修补、填充,还可用于制造耳听骨链以及整形整容的材料。
此外,还可制成人工骨核以治疗骨结核, 还研制出陶瓷溶胶封装胰岛以治疗糖尿病等目前, 在我国上海、南京、武汉等地也已用于临床。
2、生物陶瓷材料的市场前景
生物材料制品在世界市场上价格昂贵, 附加值高,属典型的技术密集型产业, 独占性好, 面对世界多亿人的巨大市场, 具有巨大的经济效益。
日本有关人士指出, 下世纪生物材料将成为日本主要经济支柱产业之一, 其市场销售额将大大超过当今日本汽车业。
近年间生物材料的市场变化情况年与年间生物材料的市场对比情况见
从表中可以看出, 生物材料及其制品产业近十年来的市场销售额以年平均巧的速率增长。
因此, 作为生物材料的典型代表, 生物陶瓷材料将具有十分广阔的市场和应用前景。
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生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷 (如 Al2 O3 ,
经 HA表面涂层处理的人工关节植入体内后 , 周围骨组织能很快直接沉积在羟基磷灰石表面 , 并 与羟基磷灰石的钙 、磷离子形成化学键 , 结合紧密 , 中间无纤维膜 。 HA生物陶瓷植入肌肉或韧带等软 组织或被一薄层结缔组织紧密包绕 , 无炎性细胞和 微毛细管存在 。 作穿皮种植时 , 能在颈部和上皮组 织密合 , 无炎症和感染发生 。 因此 , HA生物活性陶 瓷也适用于穿皮器件及软组织修复 。
2.1.2 氧化锆陶瓷 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 。上海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[ 6] 。 2.2 生物活性陶瓷
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直接相关的 生物 、医用 、生物化学等的陶瓷材料 。 作为生物陶瓷 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 。
进入 21世纪 , 世界科技迅猛发展 , 生物陶瓷材 料及其复合材料的应用 , 在生物材料更新及硬组织
药 物分析杂志 ChinJPharm Anal2010, 3应用及其发展前景
崔福斋 , 郭牧遥
(清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与 精细工艺国家重点实验室 , 北京 100084)
摘要 :生物陶瓷由于具有良好的生物相容性与骨传导性 , 能与细胞等生物组织表现出良好的亲和性 , 因此具有广阔的发展前景 。 它作为生物硬组织的代用材料 , 可用于骨科 、整形外科 、牙科 、口腔外科 、心血管外科 、眼外科 、耳鼻喉科及普通外科等方面 。 本文 介绍生物陶瓷的分类 、生物学特性及其在医用领域 的应用 , 并展 望其未 来十年 发展方 向 。 根据与 生物组 织的作 用机制 , 生物 陶瓷大致可分为生物 活性陶瓷 、生物惰性陶瓷 。 生物活性陶瓷主要介绍羟基磷灰石 (HA)的 特性和其复 合材料及其 在硬组织 工程中的应用 。 包括纳米 HA/胶 原复合材料及通过复合卵磷脂 、生 长因子 和细胞等 来提高 材料的 生物活 性 。 本文也 简单说 明了生物活性玻璃和 磷酸三钙的特性与应用现状 。 生物惰性陶瓷主要介绍了临床 广泛应用 的氧化铝陶 瓷和氧化锆 陶瓷的生 物学特性 。 关键词 :生物陶瓷 ;羟基磷灰石 ;骨组织工程 ;生长因子 中图分类号 :R917 文献标识码 :A 文章编号 :0245 -1793(2010)07 -1343 -05
ZrO2等 )和生物活性陶瓷 (如致密羟基磷灰石 , 生物 活性玻璃等 )。 2.1 生物惰性陶瓷
生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定 、生物相 溶性好的陶瓷材料 。如氧化铝 、氧化锆以及医用碳 素材料等 。 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 。 2.1.1 氧化铝陶瓷
由于氧化铝陶瓷植入人体后表面生成极薄的纤 维膜 , 界面无化学反应 , 多用于全臀复位修复术及股 骨和髋骨部连接 。通过火焰熔融法制造的单晶氧化 铝 ,强度很高 , 耐磨性好, 可精细加工, 制成人工牙 根 、骨折固定器等 。多晶氧化铝 , 即刚玉 , 强度大 , 用 于制作 人工髋 关节 [ 5] , 人 工骨 , 人工 牙根和 关节 。 单晶氧化铝陶瓷的机械性能更优于多晶氧化铝 , 适 用于负重大 、耐磨要求高的部位 , 但其不足之处在于 加工困难 。 中国陶瓷在实验室研究水准上完全可达 到 ISO标准 , 但用于临床仍有一定差距 , 材料未达到 ISO标准 [ 6] 。
生物玻璃陶瓷的主要成分是 CaO-Na2O-SiO2 -P2O5, 比普通窗玻璃含有较多钙和磷 , 能与骨自然 牢固地发生化学结合 。 它具有区别于其他生物材料 的独特属性 , 能在植入部位迅速发生一系列表面反 应 , 最终导致含碳酸盐基磷灰石层的形成 。 生物玻 璃陶瓷的生物相容性好 , 材料植入体内 , 无排斥 、炎 性及组织坏死等反应 , 能与骨形成骨性结合 ;与骨结 合强度大 , 界面结合能力好 , 并且成骨较快 。
工程中占据不可替代的地位 。因此 , 对生物陶瓷材 料的研究与三类植入物及硬组织工程材料开发倍受 医疗器械和生物医用材料界的重视 。 1 生物陶瓷材料的发展
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
第一作者 Tel:13801226011;E-mail:cuifz@
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药 物分析杂志 ChinJPharm Anal2010, 30(7)
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 , 人们开始研 究生 物 活 性 陶 瓷 , 包 括 生 物 玻 璃 、羟 基 磷 灰 石 等 [ 1] 。在这同时 , Hench等还开创了用表面活性材 料玻璃陶瓷的研究工作 [ 2] 。 最近 生物陶瓷又有了 很大的新进展 , 其标志是羟基磷灰石陶瓷骨诱导 机理研究 进 展 [ 3] 和 高年 增长 率 及大 批 量 的成 功 应用 [ 4] 。
Applicationsofbioceramicsanditsfuture
CUIFu-zhai, GUOMu-yao
(TsinghuaUniversity100084, China)
Abstract:Bioceramics, becauseoftheiradvantagesofbiocompatibility, osteoconduction, andbiologicalaffinity, it hasbecomeapotentialusefulmaterialforbiologicalsclerosestissuesintermsoforthopedics, plasticsurgery, dental surgery, oralsurgery, cardiovascularsurgery, ophthalmicsurgery, otorhinolaryngologyandgeneralsurgery.Inthisarticle, weintroducetheclassification, biologicalfeatureandpracticalapplicationsofbioceramicsonmedicine, and prospectthedevelopmentofbioceramicsinthecoming10 years.Accordingtotheactionmechanismofthematerials withtissues, bioceramicscanbedividedintoactivebioceramicsandinactivebioceramics.Activebioceramicsmainly recommendhydroxyapatiteceramic.Itsapplicationsinhardtissueengineering, includingblendinglecithinorgrowingfactorsorcellstoimprovebiologicalactivityarereviewed.Moreoverthecharacteristicsandapplicationsofbioactiveglassandtricalciumphosphateareillustrated.Oninactivebioceramicsthebiologicalcharacteristicsandadvantagesofaluminumoxideceramicsandzirconiumoxideceramicsareintroduced. Keywords:Bioceramics;hydroxyapatite;bonetissueengineering;growingfactor
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 。 生物活性陶瓷具有骨传导性 , 它作为 一个支架 , 成骨在其表面进行 ;它还可作为多种物质 的外壳或填充骨缺损 。 生物活性陶瓷有生物活性玻 璃 、羟基磷灰石陶瓷 、磷酸三钙陶瓷等几种 。 2.2.1 生物玻璃陶瓷
目前此种材料已用于修复耳小骨 , 对恢复听力 具有良好效果 。但由于强度低 , 只能用于人体受力 不大的部位 。
目前制备生物活性玻璃的方法主要是采用溶胶
-凝胶法制备 , 采用该方法制备的材料具有特殊的 化学组成 , 纳米团 簇结构和微孔 , 因而比表 面积较 大 , 生物活性比其他生物玻璃及微晶玻璃更好 。 由 于溶胶 -凝胶法制备的材料纯度好 、均匀性高 、生物 活性好和比表面积大等特点 , 具有更好的研究及应 用价值 , 特别是生物活性玻璃多孔材料在用作骨组 织工程支架方面具有很好的前景 。 2.2.2 羟基磷灰石陶瓷
单晶氧化铝 c轴方向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 , 勿需取出 体外 。 60 年代 后期 , 广泛用作 硬组织修复 。 70 年 代至 80年代中期 , 世界许多国家如美国 、日本 、瑞士 等国家 , 都对氧化物陶瓷 , 特别是氧化铝生物陶瓷进 行了广泛的研究和应用 。