生物陶瓷课件

生物陶瓷,主讲人：单宝跟,生物陶瓷概念,生物陶瓷发展动态,生物陶瓷发展史,壹,贰,叁,肆,结语,生物陶瓷（Bioceramies）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。广义讲，凡属生物工程的陶瓷材料统称为生物陶瓷。,壹,生物陶瓷概念,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、生物活性陶瓷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。,生物陶瓷发展史,生物陶瓷材料作为生物医学材料始于18世纪初。1808年初成功制成了用于镶牙的陶齿，而后在1871年，羟基磷灰石被人工合成。1894年，H.Dreeman报道使用熟石膏作为骨替换材料。1926年，Bassett用X-射线衍射分析发现骨和牙的矿物质与羟基磷灰石的X射线谱相似。1928年，Leriche和Policard开始研究和应用磷酸钙作为骨替换材料。1930年，Naray-Szabo和Mehmel独立地应用X-ray衍射分析确定了氟磷灰石的结构。1963年在生物陶瓷发展史上也是重要的一年，该年Smith报告发展了一种陶瓷骨替代材料。由于技术方面的限制，直到1971年才有羟基磷灰石被成功研制并扩大到临床应用的报道。,贰,中国20世纪70年代初期开始研究生物陶瓷，并用于临床。1974年开展微晶玻璃用于人工关节的研究；1977年氧化铝陶瓷在临床上获得应用；1979年高纯氧化铝单晶用于临床，以后又有新型生物陶瓷材料不断出现，并应用于临床7。中国上海硅酸盐研究所、华南理工大学、北京市口腔医学研究所等单位对生物陶瓷都进行了深入的研究。,随着对生物陶瓷的研究，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。,生物陶瓷发展动态,生物材料工业的全球年营业额约为120亿美元，其中硬组织的修复和替换占了23亿，据不完全统计，在世界范围内，已有50万例全髓置换，并且正以每年近10万例的数目增长。生物陶瓷材料虽然已成功地应用到人类硬组织上，但仍存在各种问题，为此对生物陶瓷材料的研究日益加强。,叁,3-1羟基磷灰石生物陶瓷材料,生物活性陶瓷中应用最多的是羟基磷灰石(hydroxyapatite，简称HA或HAP)。羟基磷灰石是人体和动物骨骼的主要无机成分，对于羟基磷灰石材料的研究成了国内外生物医用材料领域的主要课题之一。羟基磷灰石具有良好的生物相容性，植入体内不仅安全、无毒，还具有一定的骨传导性,近10年来，多孔羟基磷灰石陶瓷受到重视，其宏观多孔生物材料的兴起，更加引起了材料工作者的极大兴趣，取得了相应的科研成果。如果植入骨基质的替换物为骨单位提供支持框架，则骨单位可以此为依托生长，骨缺陷可以重建和修复，如果为骨缺陷提供骨基质替换物在孔隙结构上与骨单位及脉管连接方式相一致，则植入材料会促进骨组织的重建。因此，植入体(生物陶瓷)应当模仿骨结构，在充分研究骨结构的基础上，应加快设计生物陶瓷种植体的形状及结构。,3-2磷酸钙生物陶瓷材料,目前广泛应用的生物降解陶瓷为-磷酸三钙(简称-TCP)，属三方晶系，钙磷原子比为1.5，是磷酸钙的一种高温相。-TCP的最大优势就是生物相容性好，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。其不足是高切口敏感性导致的低疲劳强度，较高刚性和脆性使其难以加工成型或固定钻孔。,磷酸钙陶瓷的主要缺点是其脆性。致密磷酸钙陶瓷可以通过添加增强相提高它的断裂韧性，多孔磷酸钙陶瓷虽然可被新生骨长入而极大增强，但是在再建骨完全形成之前，为及早代行其功能，也必须对它进行增韧补强。磷酸钙陶瓷基复合材料，已经成为磷酸钙生物陶瓷的发展方向之一。,3-3涂层生物陶瓷材料,在诸多生物骨科材料中，生物陶瓷涂层材料由于将金属(或合金)基材优良的机械性能和生物陶瓷涂层良好的生物学性能结合在一起，成为临床上广泛应用的生物骨科材料之一,作为生物陶瓷涂层材料的基体一般要求为具有高强度、高韧性、低密度的金属及其合金，如不锈钢、钛及合金、钴铬钼合金、钴铬合金等，其中钛及其合金应用最为广泛。制备生物陶瓷涂层的方法主要有：热喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、电化学、水热反应、玻璃粘附烧结和高分子复合树脂粘结剂法等。此外，还有金属表面改性，如氮化、碳化以及熔烧、电镀等工艺技术等。,结语,在材料科学的发展中，生物材料科学是发展最快、最受人关注的学科之一。目前在美国、西欧和日本等国家，无机生物材料的研究已成为独立的学科。其重要性在于它跨越了材料、医学、物理、生物化学和现代高科技等诸多学科领域，并与人类自身发展息息相关。生物材料走过了18,1