4.2 天然生物陶瓷-骨
生物陶瓷人工骨纳通说明书
生物陶瓷人工骨纳通说明书一、产品介绍生物陶瓷人工骨纳通是一种用于骨缺损修复的人工骨材料。
它由生物陶瓷材料制成，具有良好的生物相容性和生物活性，能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
该产品具有优异的力学性能和生物学性能，可广泛应用于骨科手术中，帮助患者恢复骨功能。
二、适应症生物陶瓷人工骨纳通适用于各种骨缺损修复，特别适用于以下情况：1. 骨折修复：例如骨折愈合不良、骨不连、骨缺损等。
2. 骨肿瘤切除：如骨肿瘤切除术后的骨缺损修复。
3. 骨关节疾病治疗：如骨关节炎、骨质疏松等。
三、产品特点1. 生物相容性高：生物陶瓷人工骨纳通经过特殊处理，能够降低免疫反应，减少异物排斥，降低感染风险。
2. 生物活性好：生物陶瓷人工骨纳通富含矿物质和微量元素，能够模拟天然骨组织，促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
3. 力学性能优异：生物陶瓷人工骨纳通具有良好的强度和韧性，能够承受骨骼的负荷，提供稳定的支撑。
4. 使用方便：生物陶瓷人工骨纳通制作成各种规格和形状，可以根据患者的需要进行裁剪和塑形，便于手术操作。
四、使用方法1. 术前准备：手术前需进行全面的术前评估和准备，确保患者的骨质状况和手术需求。
2. 术中操作：根据患者的骨缺损情况，选择合适的生物陶瓷人工骨纳通，并进行必要的裁剪和塑形。
3. 骨缺损修复：将生物陶瓷人工骨纳通置入骨缺损区域，并固定在骨组织中，以促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
4. 术后护理：术后需密切观察患者的伤口愈合情况，并进行相应的护理和康复训练。
五、注意事项1. 严格遵循手术操作规范，避免手术中的污染和感染风险。
2. 根据患者的骨质状况和手术需求，选择合适的生物陶瓷人工骨纳通，以确保修复效果。
3. 术后患者需遵循医生的嘱咐，定期复诊，进行术后康复训练，以促进骨组织的愈合和功能恢复。
4. 本产品仅限医疗专业人员使用，请勿随意使用或转让给他人。
六、不良反应生物陶瓷人工骨纳通具有良好的生物相容性，不良反应较少。
含BMP-2的骨修复水凝胶的研究进展(完整版)
含BMP-2的骨修复水凝胶的研究进展（完整版）骨骼是人体重要的组成部分，承载了保护、运动、代谢等重要生理功能。
外伤或某些疾病可能会造成骨缺损，影响骨的正常生理功能。
对于较小的骨缺损，机体可以通过骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stemcells, BMMSCs）分化、成骨细胞活性增加等方式进行膜内成骨及软骨骨化，从而完成骨修复。
但如果骨缺损较大，并达到了骨修复的临界大小，仅依靠机体自身的骨再生能力很难达到预期效果，因此需要额外的骨修复材料。
此外，对于需要进行骨融合术（如关节融合术或者脊柱融合术）的患者，若目标关节或者脊柱不能在一定时间内达到骨融合，内固定物将受到过大的应力载荷而面临内固定失败的风险。
在上述情况下，多需要使用促骨修复材料以达到更好的骨修复效果。
临床上现有的骨修复材料的“金标准”为自体骨移植，多选用髂骨或肋骨。
自体骨移植因取材量受限，并给患者带来二次创伤[1]，临床应用受限。
其他的骨修复材料包括同种异体骨、异种骨及人工合成骨：同种异体骨主要来源于尸体骨，虽然避免了移植物部位疼痛、伤口不愈合等并发症问题，但其来源较为有限，促骨修复效应也较差，并存在排异、感染等风险；异种骨主要为去细胞去蛋白的小牛骨，但其促骨修复效应较差；人工合成骨主要包括生物陶瓷、磷酸钙/硫酸钙骨水泥等，但其脆性较大，促骨修复效应较差。
此外，在临床应用中，骨移植物需要固定于移植部位，而上述4种骨修复材料均为块状或粉末状，常因周围血流冲刷而移位，降低骨修复效应，甚至导致异位骨化。
为了解决上述问题，新型骨修复材料的研发具有重要的意义。
骨形态发生蛋白（bone morphogenic protein, BMP）在骨修复过程中起重要作用，而某些种类的水凝胶具有高生物相容性、固定活性物质、填充骨缺损的优势，其作为活性因子载体具有一定的临床应用前景。
目前，已有多项研究针对含BMP-2的骨修复水凝胶开展研发工作，本文将对其研究现状及存在的问题进行综述。
生物陶瓷材料
生物陶瓷材料的研究Study on Bio-ceramic Materials学院名称：专业班级：姓名、学号：指导教师:二Ｏ一二年一月目录摘要 (4)1. 生物陶瓷材料的特性及介绍 (4)1.1 生物陶瓷材料的概念 (4)1.1.1 生物材料 (4)1.1.2 生物陶瓷 (4)1.2 生物陶瓷的发展历程 (5)1.3 生物陶瓷的分类 (6)1.3.1 生物陶瓷根据其用途分类 (6)1.3.2 生物陶瓷根据其与生物组织的作用机理分类 (7)1.4 生物陶瓷具备的性能 (8)1.4.1与生物组织有良好的相容性 (9)1.4.2有适当的生物力学和生物学性能 (9)1.4.3具有良好的加工性和临床操作性 (9)1.4.4具有耐消毒灭菌性能 (9)1.5 生物陶瓷材料的优点 (9)2. 生物惰性陶瓷 (10)2.1单晶、多晶和多孔氧化铝 (10)2.1.1单晶、多晶和多孔氧化铝 (10)2.1.2 氧化铝单晶的生产工艺 (11)2.2氧化锆陶瓷 (11)2.3碳素类陶瓷 (12)3. 生物活性陶瓷 (12)3.1生物玻璃陶瓷 (13)3.1.1 生物玻璃陶瓷 (13)3.1.2 玻璃陶瓷的生产工艺过程 (13)3.2羟基磷灰石陶瓷 (13)3.2.1 羟基磷灰石陶瓷 (13)3.2.2 羟基磷灰石陶瓷的制造工艺 (14)3.3磷酸三钙 (14)4. 生物陶瓷材料的应用实例 (15)4.1 生物陶瓷材料在骨科中的应用研究进展 (15)4.2带有治疗功能的生物陶瓷复合材料 (16)4.3 具有力学性能促进组织生长的功能材料 (16)4.4 具有生物体组织结构的复合材料 (17)4.5 医用碳素材料 (17)4.6 陶瓷膜的生物污染控制及其抑菌改性 (17)4.7 医用复合生物陶瓷材料的研究 (18)5.生物陶瓷的发展前景及所存在的问题 (18)5.1 生物陶瓷的发展前景 (18)5.1.1 人工陶瓷关节 (18)5.1.2骨骼填充陶瓷材料 (18)5.1.3临床可以成形的人工骨 (19)5.1.4用作放射疗法治疗癌症的陶瓷 (19)5.1.5热疗治癌的陶瓷 (19)5.2 生物陶瓷材料的发展热点 (19)5.3 生物陶瓷需要解决的问题 (20)参考文献 (21)生物陶瓷材料的研究摘要：生物陶瓷是一种具有与生物体或生物化学有关的区别于传统陶瓷材料的新型材料，生物陶瓷有着传统陶瓷所不具备的特殊功能。
《生物医用陶瓷》课件
生物医用陶瓷可分为生物惰性陶 瓷、生物活性陶瓷和可降解陶瓷 等。
生物医用陶瓷的应用领域
人工关节
用于替代磨损或损坏的 关节，如髋关节和膝关
节。
牙科植入物
用于修复或替换牙齿。
血管和心脏瓣膜
用于替换病变的血管和 心脏瓣膜。
骨修复材料
用于修复骨折或填充骨 缺损。
生物医用陶瓷的发展历程
01
02
03
初期阶段
其他新型生物医用陶瓷材料
总结词
随着科技的不断进步，新型生物医用陶瓷材料也不断 涌现，如纳米生物医用陶瓷、光敏生物医用陶瓷等， 为医疗领域提供了更多的选择。
详细描述
纳米生物医用陶瓷是近年来研究的热点之一，通过将陶 瓷材料制备成纳米级，可以获得更优异的物理和生物学 性能。这种材料可以提高骨组织的再生和修复能力，降 低炎症反应和免疫排斥反应等。光敏生物医用陶瓷是一 种具有光敏特性的陶瓷材料，可以通过特定波长的光激 发产生光化学反应，从而在体内实现药物释放、光热治 疗等功能。这种材料在治疗癌症、感染等疾病方面具有 潜在的应用价值。
求。
加工性能决定了材料的加工精度 和表面质量，对于材料的临床应 用效果和使用安全性具有重要影
响。
03
生物医用陶瓷的制备工艺
粉末制备
固相法
将原料在高温下熔融、冷 却、破碎成粉末，再进行 筛分和分级。
化学法
通过化学反应生成所需的 陶瓷粉末，如沉淀法、溶 胶-凝胶法等。
物理法
利用物理过程制备陶瓷粉 末，如蒸发冷凝法、溅射 法等。
《生物医用陶瓷》ppt课件
contents
目录
• 生物医用陶瓷概述 • 生物医用陶瓷的特性 • 生物医用陶瓷的制备工艺 • 生物医用陶瓷的表面改性 • 生物医用陶瓷的最新研究进展 • 生物医用陶瓷的未来展望
两种仿生双相陶瓷生物骨修复节段性骨缺损
两种仿生双相陶瓷生物骨修复节段性骨缺损张守平;修晓光;孙莉莉【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2009(013)034【摘要】背景:国外已有将天然牛骨用理化方法处理后制得的天然生物骨衍生产品问世,尚未见用猪椎骨制备的报道.既往实验证实了以猪椎骨为原料制得仿生双相陶瓷生物活性骨有骨诱导性.目的:将仿生双相陶瓷生物骨和仿生双相陶瓷生物活性骨移植于兔桡骨缺损处,确定双相陶瓷支架材料修复节段骨缺损的可能性.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2004-10/2005-10在解放军第四军医大学全军骨科研究所及青岛医学院中心实验室完成.材料:双相陶瓷生物骨由猪椎骨经复合焦磷酸钠两次低温煅烧后制得,主要由羟基磷灰石和磷酸三钙组成,将材料制成0.3cm×0.3 cm×1.5 cm大小,与Ⅰ型胶原复合制得仿生双相陶瓷生物骨.将骨形态发生蛋白溶液与Ⅰ型胶原溶液混合,然后与双相陶瓷生物骨复合制得仿生双相陶瓷生物活性骨.方法:选择成年健康日本大耳兔48只,随机数字表法分为生物活性骨组,生物骨组及空白对照组,每组16只.在兔双侧桡骨造成15 mm缺损,骨缺损处分别植入仿生双相陶瓷生物活性骨和仿生双相陶瓷生物骨,空白对照组不做移植修复.主要观察指标:分别于术后第2,4,8,12周取材,进行植入材料的大体观察,组织切片分别做苏木精伊红染色、Masson染色.结果:①大体观察:生物活性骨组和生物骨组术后2周时无明显差别,材料与骨床间为纤维组织连接.4周及8周可见生物活性骨组断端周围新生骨痂较多,将材料包绕,12周时可见材料部分吸收,新生骨长入,修复段塑型较好,基本接近宿主骨外形.12周时,生物骨组仅在骨折端有少量骨痂连接.空白对照组骨折端为纤维结缔组织,骨缺损不能修复.②骨组织染色观察:生物活性骨组和生物骨组术后2周时无明显差别,材料与骨床间为纤维组织连接.术后4,8周,生物活性骨组有更多的血管和纤维组织长入材料,新骨形成逐渐增多,材料与骨床间为骨性连接.术后12周生物活性骨组材料降解增多,新生骨组织与两端骨床融合成一体,有骨髓样结构形成.空白对照组12周时骨折端吸收,硬化,封闭.结论:仿生双相陶瓷生物活性骨有较好的骨传导性和骨诱导性,又有一定的可吸收性,植入动物体内后未见明显免疫反应,修复节段骨缺损作用明显,应用双相陶瓷支架材料修复骨缺损具有较好的前景.【总页数】4页(P6655-6658)【作者】张守平;修晓光;孙莉莉【作者单位】青岛市海慈医疗集团骨外科,山东省,青岛市,266003;青岛市海慈医疗集团骨外科,山东省,青岛市,266003;青岛市海慈医疗集团骨外科,山东省,青岛市,266003【正文语种】中文【中图分类】R318【相关文献】1.仿生双相陶瓷生物活性骨应用于节段性骨缺损修复 [J], 段宁;张文韬;程辉光;焦宁;韩少锋2.仿生双相陶瓷生物活性骨应用于节段性骨缺损修复 [J], 段宁;张文韬;程辉光;焦宁;韩少锋;3.新型α-半水硫酸钙/双相生物陶瓷人工骨修复兔桡骨骨缺损的X射线评估 [J], 姚彪;钱卫庆;尹宏4.新型α-半水硫酸钙/双相生物陶瓷人工骨修复兔桡骨骨缺损的X射线评估 [J], 姚彪;钱卫庆;尹宏;5.复合骨形成蛋白和碱性成纤维细胞生长因子的双相陶瓷样生物活性骨修复指骨缺损 [J], 王福科;李彦林;王国梁;曹彬;李晓林;陈建明;金耀峰;王永年因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物活性陶瓷的医疗应用和优势
生物活性陶瓷的医疗应用和优势生物活性陶瓷作为一种具有生物相容性和生物活性的材料，在医疗领域中得到了广泛的应用。
其特殊的化学和物理特性使其成为治疗和修复骨组织的理想选择。
本文将讨论生物活性陶瓷在医疗领域中的应用和优势，以及其对人类健康的积极影响。
首先，生物活性陶瓷在骨修复和再生方面具有广泛的应用。
由于其与骨组织具有相似的物理和化学特性，生物活性陶瓷可以为骨细胞提供良好的支撑结构，并促进骨细胞的附着、增殖和分化。
骨缺损部位植入生物活性陶瓷能够刺激机体自然的修复过程，促进新骨的生长和血管的再生，从而实现骨折、骨缺损和骨疾病的治疗和修复。
其次，生物活性陶瓷在牙科领域中的应用也十分广泛。
生物活性陶瓷材料在牙龈和牙齿之间形成强大的连接，有助于牙周组织的生物复合，避免了牙齿松动和牙周疾病的发生。
此外，生物活性陶瓷在牙科修复中的使用也越来越多，例如作为牙冠、牙桥和牙槽骨替代物。
其高生物相容性和生物活性使得生物活性陶瓷在牙科领域中成为一种理想的选择。
生物活性陶瓷的另一个重要应用领域是人工关节置换。
在人工关节置换中，生物活性陶瓷被广泛用于替换人体关节表面，如人工髋关节和人工膝关节。
生物活性陶瓷具有优异的耐磨性和生物相容性，能够大大减少摩擦和磨损，提高人工关节的使用寿命。
此外，生物活性陶瓷能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生，有助于人工关节的稳定性和健康。
生物活性陶瓷在医疗领域中的应用主要得益于其独特的材料特性。
首先，生物活性陶瓷具有优异的生物相容性，能够与生物体组织良好地相互作用，不会引起明显的免疫反应或排斥反应。
其次，生物活性陶瓷具有良好的生物活性，能够激活和促进生物体内的生化过程，如骨细胞的增殖和分化，从而加速组织修复和再生。
此外，生物活性陶瓷具有优异的机械性能和耐磨性。
这些特性使得生物活性陶瓷在医疗设备的制造中具有广阔的前景。
例如，生物活性陶瓷可以用于制造人工关节、人工牙齿和医疗支架等，这些器械对材料的机械强度和耐磨性要求较高。
生物材料在骨科修复中的应用
生物材料在骨科修复中的应用人体骨骼系统的健康是人类生命安全的基石，但往往因各种因素受到损伤，生物材料的应用在骨科修复中发挥着巨大的作用。
生物材料主要分为两大类：天然生物材料和人工生物材料。
对于天然生物材料来说，它是从人体或动物身上提取出来的生物材料，如骨、骨髓、脂肪、软组织等。
人工材料则是制作成特定功能和生物相容性要求的材料。
下面将探讨生物材料在骨科修复中的应用。
一、生物陶瓷生物陶瓷是人工合成的生物材料之一，它具有材料性能优异、化学稳定性佳、阳离子摩尔比率与人类骨骼相仿、具有良好的适应性等特点。
生物陶瓷可用于有外形要求、负荷较小、生物相容性要求高的人工关节、骨修复等领域。
其生物和机械性能也表现出良好的临床效果。
在骨科修复中，生物陶瓷最常用的应用是用于骨折的修复，它能提供生长环境和力学稳定性，促进骨细胞的分化和成骨。
经过多次实验，基于生物陶瓷的骨折修复效果显著，不需要拆线，而且重伤患者能够快速恢复。
二、生物活性玻璃生物活性玻璃是一种容易被人体吸收的材料，它能够与组织形成紧密的结合，以重建缺陷部位。
人体组织与生物活性玻璃的结合非常紧密，这是因为生物活性玻璃在放置后形成了一层生物活性的氢氧化物表面层，而这一层表面层会催化细胞凝集和再生。
在骨科修复中，生物活性玻璃应用广泛，它既有生物相容性，又有生物陶瓷中所没有的生物活性，对于修复骨折、骨质疏松等疾病具有重要的作用。
因此，生物活性玻璃也成为当今骨修复领域中的重要生物材料。
三、生物可降解聚合物生物可降解聚合物是一种可以在人体内分解、被吸收的生物材料。
它由天然高分子或人工合成高分子组成，具有环境友好、良好的生物相容性和良好的可控性。
生物可降解聚合物通常用于制作内固定器、骨密度测量器等，此外，它也可以应用于软骨修复。
在骨科修复中，生物可降解聚合物主要用于骨折和软骨修复。
生物可降解聚合物有很好的重建能力，在修复过程中，它不需要被拆除也不会对人体造成伤害。
四、仿生材料在骨科修复中，仿生材料也被广泛使用。
生物陶瓷材料
生物陶瓷材料生物陶瓷是一种人工合成的陶瓷材料，其制备过程涉及到生物活性和化学稳定性方面的一系列工艺，因此被广泛应用于生物医学领域。
生物陶瓷材料具有独特的特性，如良好的生物相容性、机械强度和耐磨性等，因此被用于人工关节、牙科材料、骨修复等医学应用中。
生物陶瓷材料的主要成分是氧化硅、氧化锆、氧化锆钙等化合物，这些化合物具有良好的生物相容性，不会引发人体的免疫反应和排斥反应。
此外，这些材料还具有高度的机械强度和化学稳定性，可以承受人体内复杂的力学和化学环境。
因此，生物陶瓷材料可以长期存在于人体内，同时具有良好的耐磨性，可以更好地适应人体的活动需求。
生物陶瓷材料的制备过程一般包括粉末制备、成型和烧结三个步骤。
首先，选取适当成分的原料，通过球磨或其他方法制备成一定粒径的陶瓷粉末。
然后，将粉末与粘结剂混合，通过挤压、注射或静压等方法进行成型，制备出具有一定形状和尺寸的陶瓷件。
最后，将成型体进行高温烧结，使其形成致密的结构，获得具有良好力学性能和生物相容性的陶瓷材料。
生物陶瓷材料的应用领域非常广泛。
在人工关节领域，生物陶瓷被广泛应用于髋关节、膝关节和肩关节等关节替换手术中，具有优异的耐磨性和生物相容性，能够减少人工关节的摩擦和磨损，延长其寿命。
在牙科领域，生物陶瓷用于种植牙、口腔修复和牙髓治疗等牙科手术中，可以更好地与自然牙组织融合，形成稳定的修复体。
此外，生物陶瓷还被应用于骨修复领域，用于修复骨折和骨缺损，具有良好的生物相容性和生物活性，有助于骨组织的再生和修复。
总之，生物陶瓷材料凭借其良好的生物相容性、机械强度和耐磨性等特性被广泛应用于生物医学领域。
随着科技的进步和材料制备技术的改进，相信生物陶瓷材料将在未来得到更广泛的应用和发展。
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6CaHPO4· 2H2O + 4Ca(OH)2
Intensity
15000 10000 5000 0 10 20 30
(6) (5) (4) (3)
= Ca10(PO4)6(OH)2+ 18H2O
(2) (1)
40 50 60 70
2
ultrasound
14.12.25
14.12.25
天然生物陶瓷材料
HA的合成
Apatite precipitation
10Ca(NO3)2+6(NH4)2HPO4 + 8NH4OH = Ca10(PO4)6(OH)2 + 20NH4NO3 + 6H2O
Ca(NO3)2+(NH4)2HPO4+NH4OH 37 C
5000
11,0
4000
5000
8 7 6
1 d. 1 h. 30 min.
0 10
15
14.12.25
20 25
5 min.
35 40 45 50 55 60 65 70
5 0 10 20 30 40 50 60 2880 5760 8640 11520 14400
30
2
time, min.
天然生物陶瓷材料
CaHPO4 hydrolysis
10 d.
10,0
Intensity
10,5
3000
7 d.
2000
1 d.
pH
9,5
1000
9,0
1 h. 30 min. 5 min.
8,5 0 10 20 30 40 50 60 2880 5760 8640 11520 14400
0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
14.12.25
天然生物陶瓷材料
[Ca2+] = 0.01 - 1.5 M Ca/P = 1.5 7.4 < pHi < 14
Amorphous calcium phosphate
Mg2+ 1.5 mM
3 Ca(NO3)2 + 2 (NH4)2HPO4 + 2 NH3 + n H2O
Ca3(PO4)2 ·nH2O + 6 NH4NO3
氢键
14.12.25
天然生物陶瓷材料
1、骨的基本结构
骨 无机成分：羟基磷灰石和碳酸磷灰石65%， 有机成分：I型胶原纤维34%，其余水
三维骨小梁结构 松质骨 薄层片 密质骨 骨单位 哈弗斯 系统 胶原纤维
原胶原分子 胶 原 微纤维
磷灰石 晶体
14.12.25
天然生物陶瓷材料
骨中的矿物相
羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2 （HA） 含杂质CO32-, Cl-, F-, Na+, Mg2+
(HA) (TTCP)
-Ca3(PO4)2
Ca5(PO4)3(OH) Ca4P2O9
1.14 1.14 6.59 6.90 96.6 25.5 28.9 58.4 38-44
生物无机物与无机物差别巨大（以骨胳为例）
骨中HA是“活矿物”，不断生长、溶解和重构 不仅起结构支撑作用，还能保持体内平衡储存钙，并在需要时提供钙 骨非化学计量造成钙化组织有压电反应，压力刺激有利于骨矿物生长
1MPa 50MPa
天然生物陶瓷材料
2. 牙齿
牙齿结构
14.12.25
天然生物陶瓷材料
骨与牙成分比较
牙本质与骨在成分上类似，牙釉质含 更多矿物相。 牙本质结构比骨更均匀，晶粒更细， 约为2*50*25nm。
成分 矿物 有机质 水
骨 66 24 10
牙本质 70 20 10
牙釉质
95
0.5
牙釉质覆盖于牙冠表面，是高度矿化系统
pH
7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 0 3600 7200 10800 14400
t, c
10CaHPO4· 2H2O + 8OH- = Ca10(PO4)6(OH)2+ 4HPO42-+ 26H2O
pH 10-12 40 0C
14.12.25 7 hours 40 0C 4days 40 0C
10CaHPO4 + 8OH- = Ca10(PO4)6(OH)2+ 4HPO42-+ 6H2O
pH 10
14.12.25
DCPA
HAp
天然生物陶瓷材料
CaHPO4· 2H2O hydrolysis (NH4OH)
11,5 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0
CaHPO4*2H2O m=0,15 g V=100 ml T=200C
骨是一种复合材料 骨单位 骨细胞
哈弗斯片层 外层板
哈弗斯通道
沃尔克斯通道
骨主要成分的力学性能 HA强度 HA韧性 HA极限应变 应变为10-3时的胶原的应力 胶原的强度
骨主要部分由羟基磷灰石晶体紧密地 嵌入胶原基体中而构成，可看作是基体 中含晶体的双相材料。
14.12.25
130GPa
0.1MPa 10-3
Formula
Ca(H2PO4)2· H2O Ca(H2PO4)2 CaHPO4· 2H2O
-log(Ksp) at 25 0C
Dicalcium phosphate anhydrous
Octacalcium phosphate Amorphous calcium phosphate -Tricalcium phosphate
磷灰石最为常见 代表为羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2 简称(HA) OH被F取代形成氟磷灰石Ca10(PO4)6F2 羟基磷灰石结构 六面柱体晶胞 a1=a2=0.8432, c=0.6881；a由互成120o，a轴与c轴垂直； 10个钙离子，6个磷酸根离子和两个氢氧根离子构成一个晶胞 其它形式磷酸钙 见下表，主要是Ca、P摩尔比，PO43-质子化及Ca2+的羟基化不同 在不同下，能相互转化
1 hour
5 hours
天然生物陶瓷材料
- Ca3(PO4)2 hydrolysis
3Ca3(PO4)2 + H2O = Ca9(HPO4)(PO4)5(OH)
0C 2 hour hour 100 1000 C 2
7 days 400C
14.12.25
天然生物陶瓷材料
- Ca3(PO4)2 hydrolysis
天然生物陶瓷材料
CaHPO4· 2H2O hydrolysis (Ultrasound)
300 W 25 kHz
(4) CaHPO4*2H2O, 3h. us (5) CaHPO4*2H2O, 4h. us (6) CaHPO4*2H2O, 5h. us
30000 25000 20000
(1) CaHPO4*2H2O (2) CaHPO4*2H2O, 1h. us (3) CaHPO4*2H2O, 2h. us
无机材料96~97%，主要是羟基磷灰石，大 部分以晶态存在。化学成分及高度有序结构决 定其是脊椎动物中最致密的材料。
4.5
牙本质具高韧性和柔顺性，牙釉质具高硬度与刚性，两者结合，成为20MPa、 3000次/天负载的承担者。
14.12.25
天然生物陶瓷材料
3.磷酸钙
生物矿物中的与矿物中对应的磷酸 钙基本相同。
OH
P
六面柱体晶胞 a1=a2=0.8432, c=0.6881 ； a 由 互 成 120o ， a 轴与c轴垂直； 10 个钙离子， 6 个磷酸根离 子和两个氢氧根离子构成一 个晶胞
x
O Ca
z y
14.12.25
天然生物陶瓷材料
胶原纤维
胶 原 微纤维
胶原纤维中的原胶原分子由三股a螺旋结构的多肽链 相互缠绕而成 原胶原分子沿相互错开 1/4 阵列规则排列构成胶原微纤 维 骨中矿物相为片状，位于原胶原分子间的间隙内，晶体 c轴平行胶原纤维
间隙孔
原胶原分子
磷灰石晶体 5＊20＊40nm
三股a螺 旋多肽链
骨的基本结构
14.12.25
天然生物陶瓷材料
哈弗斯系统（骨单位）
含矿物纤维组成3~7微米薄层片， 层片间以一轴线为中心螺旋重叠， 构成基本骨单位。 骨 单 位 由 4-20 层 片 构 成 ， 直 径 150~250微米，紧密环绕在一起，中 间存在空心通道，称哈弗斯通道； 骨单位与骨单位之间存在通道， 如微管、空隙及 沃 尔克斯通道，都 与骨髓腔相通，新陈代谢中发挥疏 导作用
7000 6000 5000 4000
5 hours - HAp
200 C
O
5 hours 150 0C
Intensity
3000 2000 1000 0 10 20 30 40 50
175 C
O
150 C
O
60
2
5 hours 175 0C
14.12.25
2 hour 200 0C
5 hours 200 0C
14.12.25
x z y
OH
P O Ca
天然生物陶瓷材料 Ca/P ratio 0.5 0.5 1 1 1.33 1.5 1.5 1.5 1.67 2.0
Compound
Monocalcium phosphate monohydrate (MCPM) Monocalcium phosphate anhydrous Dicalcium phosphate dihydrate (MCPA) (DCPD)