生物陶瓷的合成與制備

生物陶瓷的合成與制備

生物陶瓷的合成與制備

摘要：

生物陶瓷是一種含有與生物體或生物化學(xué)有關(guān)的區(qū)別于傳統(tǒng)陶瓷材料的新型材料，生物陶瓷有著傳統(tǒng)陶瓷所不含有的特殊功效。本文從生物陶瓷的發(fā)展過程、生物陶瓷的優(yōu)良性能、生物陶瓷的分類、應(yīng)用舉例和現(xiàn)在存在的問題等多方面，簡樸的介紹生物陶瓷材料。

核心詞：

生物陶瓷

性能

分類

應(yīng)用

前景展望

1.

生物陶瓷材料的特性及介紹

1.1

生物陶瓷材料的概念

1.1.1

生物材料

生物材料學(xué)是生命科學(xué)與材料科學(xué)的交叉學(xué)科，在醫(yī)學(xué)和工程學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。研究的重要目的是在分析天然生物材料的組裝，生物功效及形成機理的基礎(chǔ)上，發(fā)展新型醫(yī)用材料及仿生高性能材料.

按照研究對象和使用目的的不同，生物材料可分為：

（1）

天然生物材料：

生物生命過程中形成的材料，如麻，棉，蠶絲和貝殼等

（2）

生物醫(yī)用材料：

植入活體內(nèi)能起某種生物學(xué)功效的材料，如制作多個人工器官的材料

（3）仿生和組織工程材料：

模仿生物功效的人工合成的材料

1.1.2

生物陶瓷

在多個生物材料中，現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛且生產(chǎn)工藝比較成熟的是生物陶瓷。陶瓷作為人體材料應(yīng)用早在古代就已開始，陶瓷不生繡、不燃燒，并且抗腐蝕性和強度也比較好，能夠大大彌補金屬材料和有機材料的缺點。象現(xiàn)在經(jīng)常在外科手術(shù)中使用的維塔利姆的鈷鉻鉬合金材料，即使長久植入體內(nèi)極少產(chǎn)生特異變化，但并不能認為它是完全穩(wěn)定的，有時也會引發(fā)身體異物反映和合金腐蝕現(xiàn)象，特別是酵母系的酶很容易使人體產(chǎn)生預(yù)料不到的激烈變化。而陶瓷不僅能夠制成含有優(yōu)良生物惰性的材料，并且能夠制成含有優(yōu)良生物活性的材料。所謂生物惰性材料，就是在人體內(nèi)基本不會發(fā)生變化的材料，也不會同人體組織發(fā)生互相作用。所謂生物活性材料，就是在人體內(nèi)會發(fā)生分解、吸取、反映、析出等變化的材料。varcpro_psid="u2572954";varcpro_pswidth=966;varcpro_psheight=120;

這種材料能同人體骨骼起生物化學(xué)作用，造成成骨過程，使移植體或骨骼修補物能于人體組織長合在一起。

生物陶瓷指與生物體或生物化學(xué)有關(guān)的新型陶瓷。涉及精細陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和單晶。根據(jù)使用狀況，生物陶瓷可分為與生物體有關(guān)的植入陶瓷和與生物化學(xué)有關(guān)的生物工藝學(xué)陶瓷。植入陶瓷植入生物體內(nèi)，用以恢復(fù)和增強生物體機能。由于植入陶瓷直接與生物體接觸，故規(guī)定其與生物體的親和性好，不產(chǎn)生有毒的侵蝕、分解產(chǎn)物；不使生物細胞發(fā)生變異、壞死，以及引發(fā)炎癥和生長肉芽等；在體內(nèi)長久使用功效好，對生物體無致癌作用，本生物陶瓷的合成與制備專業(yè)：13材料化學(xué)1班姓名：金文倩學(xué)號：10230138

摘要：

生物陶瓷是一種含有與生物體或生物化學(xué)有關(guān)的區(qū)別于傳統(tǒng)陶瓷材料的新型材料，生物陶瓷有著傳統(tǒng)陶瓷所不含有的特殊功效。本文從生物陶瓷的發(fā)展過程、生物陶瓷的優(yōu)良性能、生物陶瓷的分類、應(yīng)用舉例和現(xiàn)在存在的問題等多方面，簡樸的介紹生物陶瓷材料。

核心詞：

生物陶瓷

性能

分類

應(yīng)用

前景展望

生物陶瓷材料的特性及介紹

生物陶瓷材料的概念

1.1.1

生物材料

生物材料學(xué)是生命科學(xué)與材料科學(xué)的交叉學(xué)科，在醫(yī)學(xué)和工程學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。研究的重要目的是在分析天然生物材料的組裝，生物功效及形成機理的基礎(chǔ)上，發(fā)展新型醫(yī)用材料及仿生高性能材料.

按照研究對象和使用目的的不同，生物材料可分為：

（1）

天然生物材料：

生物生命過程中形成的材料，如麻，棉，蠶絲和貝殼等

（2）

生物醫(yī)用材料：

植入活體內(nèi)能起某種生物學(xué)功效的材料，如制作多個人工器官的材料

（3）仿生和組織工程材料：

模仿生物功效的人工合成的材料

1.1.2

生物陶瓷

在多個生物材料中，現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛且生產(chǎn)工藝比較成熟的是生物陶瓷。陶瓷作為人體材料應(yīng)用早在古代就已開始，陶瓷不生繡、不燃燒，并且抗腐蝕性和強度也比較好，能夠大大彌補金屬材料和有機材料的缺點。象現(xiàn)在經(jīng)常在外科手術(shù)中使用的維塔利姆的鈷鉻鉬合金材料，即使長久植入體內(nèi)極少產(chǎn)生特異變化，但并不能認為它是完全穩(wěn)定的，有時也會引發(fā)身體異物反映和合金腐蝕現(xiàn)象，特別是酵母系的酶很容易使人體產(chǎn)生預(yù)料不到的激烈變化。而陶瓷不僅能夠制成含有優(yōu)良生物惰性的材料，并且能夠制成含有優(yōu)良生物活性的材料。所謂生物惰性材料，就是在人體內(nèi)基本不會發(fā)生變化的材料，也不會同人體組織發(fā)生互相作用。所謂生物活性材料，就是在人體內(nèi)會發(fā)生分解、吸取、反映、析出等變化的材料。這種材料能同人體骨骼起生物化學(xué)作用，造成成骨過程，使移植體或骨骼修補物能于人體組織長合在一起。

生物陶瓷指與生物體或生物化學(xué)有關(guān)的新型陶瓷。涉及精細陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和單晶。根據(jù)使用狀況，生物陶瓷可分為與生物體有關(guān)的植入陶瓷和與生物化學(xué)有關(guān)的生物工藝學(xué)陶瓷。植入陶瓷植入生物體內(nèi)，用以恢復(fù)和增強生物體機能。由于植入陶瓷直接與生物體接觸，故規(guī)定其與生物體的親和性好，不產(chǎn)生有毒的侵蝕、分解產(chǎn)物；不使生物細胞發(fā)生變異、壞死，以及引發(fā)炎癥和生長肉芽等；在體內(nèi)長久使用功效好，對生物體無致癌作用，本身不發(fā)生變質(zhì)；易于滅菌。慣用的植入陶瓷有氧化鋁陶瓷和單晶氧化鋁、磷酸鈣系陶瓷、微晶玻璃、氧化鋯燒結(jié)體等，它們在臨床上用作人造牙、人造骨、人造心臟瓣膜、人造血管和其它醫(yī)用人造氣管穿皮接頭等。生物工藝學(xué)陶瓷用于分離細菌和病毒，用作固定化酶載體，以及作為生物化學(xué)反映的催化劑，使用時不直接與生物體接觸。慣用的有多孔玻璃和多孔陶瓷。前者不易被細菌侵入，環(huán)境溶液中溶媒的種類、pH值和溫度不易引發(fā)孔徑變化，材質(zhì)堅硬、強度高，多用作固定化酶載體。后者耐堿性能好，價格低，重要用作固定化酶載體，使固定化酶能長時間發(fā)揮高效催化作用。另外，控制多孔陶瓷的孔徑，可用于細菌、病毒、多個核酸、氨基酸等的分離和提純。

1.2

生物陶瓷的發(fā)展歷程

對于生物陶瓷的應(yīng)用，人們是通過了長久的探索與研究。在18

世紀前，

人們就開始用柳枝、木、麻、象牙等天然材料作為骨修復(fù)材料，而生物陶瓷材料作為生物醫(yī)學(xué)材料則是始于18世紀初，1788年法國人Nicholas成功地完畢了瓷全口及瓷牙修復(fù)，并在1792年獲得專利。1808

年初成功制成了用于鑲牙的陶齒，而后在1871年，羥基磷灰石被人工合成。1894年，H.Dreeman報道使用熟石膏作為骨替代材料。1926

年，Bassett

用X-

射線衍射分析發(fā)現(xiàn)骨和牙的礦物質(zhì)與羥基磷灰石的X射線譜相似。1928

年，Leriche

和

Policard

開始研究和應(yīng)用磷酸鈣作為骨替代材料．1930年，Naray-Szabo

和Mehmel

獨立地應(yīng)用

X-ray

衍射分析擬定了氟磷灰石的構(gòu)造。1963

年在生物陶瓷發(fā)展史上也是重要的一年，該年

Smith

報告發(fā)展了一種陶瓷骨替代材料。由于技術(shù)方面的限制，直到1971年才有羥基磷灰石被成功研制并擴大到臨床應(yīng)用的報道。1974年，Hench

在設(shè)計玻璃成分時，曾故意識地謀求一種容易降解的玻璃，當把這種玻璃材料植入生物體內(nèi)作為骨骼和牙齒的替代物時，發(fā)現(xiàn)有些材料中的組織能夠和生物體內(nèi)的組分互相交換或者反映，最后形成與生物體本身相容的性質(zhì)，構(gòu)成新生骨骼和牙齒的一部分。這種將無機材料與生物醫(yī)學(xué)相聯(lián)系的開創(chuàng)性研究成果，很快得到了各國學(xué)者的高度重視。中國

20

世紀

70

年代早期開始碩士物陶瓷，并用于臨床。1974

年開展微晶玻璃用于人工關(guān)節(jié)的研究；1977

年氧化鋁陶瓷在臨床上獲得應(yīng)用；1979

年高純氧化鋁單晶用于臨床，后來又有新型生物陶瓷材料不停出現(xiàn)，并應(yīng)用于臨床。中國上海硅酸鹽研究所、華南理工大學(xué)、北京市口腔醫(yī)學(xué)研究所等單位對生物陶瓷都進行了進一步的研究。

現(xiàn)在，生物陶瓷的應(yīng)用范疇也正在逐步擴大，可應(yīng)用于人工骨、人工關(guān)節(jié)、人工齒根、骨充填材料、骨置換材料、骨結(jié)合材料、還可應(yīng)用于人造心臟瓣膜、人工肌腱、人工血管、人工氣管，經(jīng)皮引線可應(yīng)用于體內(nèi)醫(yī)學(xué)監(jiān)測，以及膜、人造血管和其它醫(yī)用人造氣管和穿皮接頭等。

生物陶瓷不僅含有不銹鋼塑料所含有的特性，并且含有親水性、能與細胞等生物組織體現(xiàn)出良好的親和性。生物陶瓷除用于測量、診療治療等外，重要是用作生物硬組織的代用材料，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。

1.3

生物陶瓷的分類

1.3.1

生物陶瓷根據(jù)其用途分類

廣義的生物陶瓷能夠分為下列兩大類：

（1）植入陶瓷

：又稱生物體陶瓷，重要有人造牙、人造骨、人造心臟瓣膜、人造血管和其它醫(yī)用人造氣管和穿皮接頭等。

現(xiàn)在已經(jīng)實用的品種有：

①氧化鋁陶瓷和單晶氧化鋁：氧化鋁陶瓷由氧化鋁粉料燒結(jié)制成，單晶氧化鋁可用引上法或火焰熔融法制取。氧化鋁陶瓷表面為親水性，與生物體組織有良好的生物親合性?，F(xiàn)在，在臨床實用中除做人造骨、人造關(guān)節(jié)外，還可制接骨用螺釘。

②磷酸鈣系陶瓷：又稱磷灰石質(zhì)陶瓷，如羥基磷灰石【Ca10(PO4)6·(OH)2】與其它陶瓷相比，磷酸鈣陶瓷更類似于人骨和天然牙的性質(zhì)和構(gòu)造。在生物體內(nèi)，羥基磷灰石的溶解是無害的，并且依靠從體液中補充Ca2+和PO婯離子等形成新骨，可在骨骼接合界面產(chǎn)生分解、吸取和析出等反映，實現(xiàn)牢固結(jié)合。因此，各國都在主動研制，對其在生物體方面的應(yīng)用寄予很大但愿。

羥基磷灰石可用氯化鈣和磷酸通過水溶液濕法反映、水蒸氣中高溫固相反映或者高溫高壓水蒸氣下反映等辦法合成。現(xiàn)在，已制成氣孔率分別為50％和90％的多孔體，氣孔率在

0.1％下列的致密燒結(jié)體以及供固化用的粉料。用于人造骨、人造關(guān)節(jié)、人造鼻軟骨、穿皮接頭、人造血管和人造氣管等。

③其它陶瓷：生物穩(wěn)定的碳含有較好的生物體親和性，在較低溫度炭化的碳水化合物制成的熱解炭作為人造心臟瓣膜已有數(shù)十萬實用病例。另外，

CaO-P2O5-SiO2-Na2O系玻璃，以及微晶玻璃等也正在研制作為人造骨及人造牙。為了改善陶瓷的脆性，ZrO2燒結(jié)體及復(fù)合材料也正在研制作為人造骨等。

（2）生物工藝學(xué)陶瓷：在生物工藝學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域中，重要應(yīng)用的有多孔玻

璃和多孔陶瓷。

①多孔玻璃：運用玻璃分相現(xiàn)象制作的玻璃，采用適宜構(gòu)成。

②多孔陶瓷載體：多孔陶瓷有Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2和TiO2-Al2O3的，它們的耐堿性能都較好，價格也比多孔玻璃低。重要用作固定化酶的載體，使固定化酶能長時間發(fā)揮高效催化作用。例如在食品工業(yè)中，分解蔗糖以制取葡萄糖果糖及人造蜂蜜用的轉(zhuǎn)化酶，就適于以多孔陶瓷為載體?？刂贫嗫滋沾傻募毧讖?，能夠應(yīng)用于細菌、病毒、多個核酸、氨基酸等的分離和提純。運用細孔還能夠解決生活用水。

1.4

生物陶瓷含有的性能

1.4.1與生物組織有良好的相容性

這是指將生物陶瓷材料替代硬組織（牙齒、骨）植入人體內(nèi)后，與機體組織（軟組織、硬組織以及血液、組織液）接觸時，含有良好的親和性能。在體內(nèi)正常代謝作用下，不致產(chǎn)生變質(zhì)或變性。在機體正常發(fā)育和增生吸取過程中，材料能長久保持穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生生物退變性。材料與機體軟組織都含有良好的結(jié)合性。另外，還規(guī)定材料對周邊組織無毒性、無刺激性、無致敏性、無免疫排斥性以及無致癌性。

1.4.2有適宜的生物力學(xué)和生物學(xué)性能

材料的力學(xué)性能與機體組織的生物力學(xué)性能相一致，不產(chǎn)生對組織的損傷和破壞作用。以口腔和領(lǐng)面種植學(xué)為例，規(guī)定植入的生物陶瓷應(yīng)含有承受口腔內(nèi)的靜力和動力作用的足夠強度，能發(fā)揮正常的咀嚼功效。特別是口腔硬組織的彈性模量必須相近似，以避免在功效作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而造成對口腔硬組織的損傷和破壞，或造成新生骨的再吸取。

1.4.3含有良好的加工性和臨床操作性

生物陶瓷植入的目的，是通過人工材料替代和恢復(fù)多個因素造成的天然牙和骨缺損缺失的生理外形，重建已喪失的生理功效。因此為修復(fù)這類復(fù)雜的牙、骨缺損，就規(guī)定種植的生物陶瓷含有良好的加工成形性，且在臨床治療過程中，操作簡便，易于掌握。

1.4.4含有耐消亡菌性能

生物陶瓷材料是長久植入體內(nèi)的材料，植入前須進行嚴格的消毒滅菌解決

因此無論是高壓煮沸、液體浸泡、氣體（環(huán)氧乙烷）或γ射線消毒后，材料均不能因此而產(chǎn)生變性，且在液體或氣體消毒后，不能含有殘留的消毒物質(zhì)，以確保對機體組織不產(chǎn)生危害。

2.

生物惰性陶瓷

2.1

單晶、多晶和多孔氧化鋁

2.1.1單晶、多晶和多孔氧化鋁

單晶氧化鋁軸方向含有相稱高的抗彎強度，耐磨性能好，

耐熱性好，

能夠直接與骨固定。已被用作人工骨、牙根、關(guān)節(jié)、螺栓。并且該螺栓不生銹，

也不會溶解出有害離子，與金屬螺栓不同，勿需取出體外。60年代后期，廣泛用作硬組織修復(fù)。多晶化學(xué)性能十分穩(wěn)定，幾乎不與組織液發(fā)生任何化學(xué)反映，硬度高，機械強度高?？傊趸X陶瓷含有良好的組織親和性，

這是由于其表面含有親水性，即氧化鋁結(jié)晶表面氧原子能捕獲水分子而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，成果在其表面覆蓋一層羥基，它能吸附水分子，在表面形成親水層，

使表面呈強極性，易被組織液浸潤。在極性層外間構(gòu)成水——金屬離子——蛋白質(zhì)的“三明治”式構(gòu)造，形成周期的氧化鋁生物相容性。

氧化鋁陶瓷和單晶氧化鋁。氧化鋁陶瓷由氧化鋁粉料燒結(jié)制成，單晶氧化鋁可用引上法或火焰熔融法制取。氧化鋁陶瓷表面為親水性，與生物體組織有良好的生物親合性。現(xiàn)在，在臨床實用中除做人造骨、人造關(guān)節(jié)外，還可制接骨用螺釘

2.1.2

氧化鋁單晶的生產(chǎn)工藝

氧化鋁單晶的生產(chǎn)工藝有提拉法、導(dǎo)模法、氣相化學(xué)沉積生長法、焰熔法等。

a、提拉法

即是把原料裝入坩堝內(nèi)，將坩堝置于單晶爐內(nèi)，加熱使原料完全熔化，把裝在籽晶桿上的籽晶浸漬到熔體中與液面接觸，精密地控制和調(diào)節(jié)溫度，緩緩地向上提拉籽晶桿，并以一定的速度旋轉(zhuǎn)，使結(jié)晶過程在固液界面上持續(xù)地進行，直到晶體生長達成預(yù)定長度為、止。提拉籽晶桿的速度1.0-4mm/min

坩堝的轉(zhuǎn)速為10r/min，籽晶桿的轉(zhuǎn)速為25r/min

b、導(dǎo)模法

簡稱EFG法。在擬定生長的單晶物質(zhì)熔體中，放頂面下所擬生長的晶體截面形狀相似的空心模子即導(dǎo)模，模子用材料應(yīng)能使熔體充足潤濕，而又不發(fā)生反映。由于毛細管的現(xiàn)象，熔體上升，到模子的頂端面形成一層薄的熔體面。將晶種浸漬到基中，便可提拉出截面與模子頂端截面形狀相似的晶體。

c、氣相化學(xué)沉積生長法

將金屬的氫氧化物、鹵化物或金屬有機物蒸發(fā)成氣相，或用適宜的氣體做載體，輸送到使其凝聚的較低溫度帶內(nèi)，通過化學(xué)反映，在一定的襯底上沉積形成薄膜晶體。

d、焰熔法

將原料裝在料斗內(nèi)，下降通過倒裝的氫氧焰噴嘴，將其熔化后沉積在保溫爐內(nèi)的耐火材料托柱上，形成一層熔化層，邊下降托柱邊進行結(jié)晶。用這種辦法晶體生長速度快、工藝較簡樸，不需要昂貴的銥金坩堝和容器，因此較經(jīng)濟。

e、單晶氧化鋁臨床應(yīng)用。

它用作人工關(guān)節(jié)柄與氧化鋁多晶陶瓷相比含有比較高的機械強度，不易折斷。它還能夠作為損傷骨的固定材料，重要用于制作人工骨螺釘，比用金屬材料制成的人工骨螺釘強度高。能夠加工成多個齒用的尺寸小、強度大的牙根，由于氧化鋁單晶與人體蛋白質(zhì)有良好的親合性能，結(jié)合力強，因此有助于牙齦粘膜與異齒材料的附著。

2.2

氧化鋯陶瓷

部分穩(wěn)定的氧化鋯和氧化鋁同樣，

生物相容性良好，

在人體內(nèi)穩(wěn)定性高，

且比氧化鋁斷裂韌性、耐磨性更高，

有利減少植入物尺寸和實現(xiàn)低摩擦、磨損，用以制造牙根、骨、股關(guān)節(jié)、復(fù)合陶瓷人工骨、瓣膜等。中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的科學(xué)家還研制成功了等離子噴涂氧化鋯人工骨與關(guān)節(jié)陶瓷涂層材料，并獲得了國家發(fā)明獎。

3.

生物活性陶瓷

3.1

生物玻璃陶瓷

3.1.1

生物玻璃陶瓷

這種材料的重要成分是CaO·Na2O·SiO2·P2O5

，比普通窗玻璃含有較多鈣和磷，與骨自然牢固地發(fā)生化學(xué)結(jié)合。醫(yī)學(xué)家們將這種材料植入人體，只有一種月表面就形成SiO2膠凝層，進而與骨骼形成化學(xué)鍵?，F(xiàn)在此種材料已用于修復(fù)耳小骨，對恢復(fù)聽力含有良好效果。但由于強度低，只能用于人體受力不大的部位。

3.1.2

玻璃陶瓷的生產(chǎn)工藝過程

玻璃陶瓷的生產(chǎn)工藝流程：配料制備→配料熔融→成型→加工→晶化熱解決→再加工

。

玻璃陶瓷生產(chǎn)過程的核心在晶化熱解決階段：第一階段為成核階段，第二階段為晶核生長階段，這兩個階段有親密的聯(lián)系，在A階段必須充足成核，在B階段控制晶核的成長。玻璃陶瓷的析晶過程由三個因素決定。第一種因素為晶核形成速度；第二個因素為晶體生長速度；第三個因素為玻璃的粘度。這三個因素都與溫度有關(guān)。玻璃陶瓷的結(jié)晶速度不適宜過小，也不適宜過大，有助于對析晶過程進行控制。為了增進成核，普通要加入成核劑。一種成核劑為貴金屬如金、銀、鉑等離子，但價格較貴，另一種是普通的成核劑，有TiO2、ZrO2、P2O5、V2O5、Cr2O3、MoO3、氟化物、硫化物等。

3.2

羥基磷灰石陶瓷

3.2.1

羥基磷灰石陶瓷

其構(gòu)成與天然磷灰石礦物相近，是脊椎動物骨和齒的重要無機成分，構(gòu)造亦非?？拷?/p>

呈片狀微晶狀態(tài)。人體最結(jié)實的硬組織是牙釉質(zhì)，它約含98%無機質(zhì)，重要為HAP，余為磷酸鈣，與生命來源十分親密。

其制備普通可從分解動物的骨組織和人工合成獲得，后者又分濕法和固相反映。但固相反映和灼燒哺乳動物骨骼在高溫中一部分羥基會丟失，且難以消除雜相，故少用。反映共沉淀是將鈣質(zhì)原料和磷酸鹽或磷酸，分別配制成適宜濃度的液體，按Ca

/P

原子比

1.

67、pH>

7，控制適宜溫度進行反映合成，沉淀物經(jīng)脫水干燥、高溫煅燒得淺綠色合成晶體的團聚體，

純度達99.

5%以上，其化學(xué)構(gòu)成重要為CaO、P2O5。單一的HAP

的成形和燒結(jié)性能較差，易變形和開裂。加入ZrO2+、Y2O3、ZnO和含鎂鹽的CPM復(fù)合試劑等，可使含有良好生物相容性和足夠機械強度，且無毒。持續(xù)熱等靜壓燒結(jié)是制備理論密度的高致密HAP的有效辦法。這種材料重要用作生物硬組織的修復(fù)和替代材料，如口腔種植、牙槽脊增高、牙周袋彌補、額面骨缺損修復(fù)、耳小骨替代等。由于機械強度不夠高，只限用于以上不承受大載荷部位。

3.2.2

羥基磷灰石陶瓷的制造工藝

a、固相反映法

這種辦法與普通陶瓷的制造辦法基本相似，根據(jù)配方將原料磨細混合，在

高溫下進行合成，合成溫度1000-1300℃，反映式如下：

6CaHPO4·2H2O+4CaCO3

Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+4H2O

b、水熱反映法

將CaHPO4與CaCO3按6：4摩爾比進行配料，然后進行24h濕法球磨。

將球磨好的漿料倒入容器中，加入足夠的蒸餾水，在80-100℃恒溫狀況下進行攪拌，反映完畢后，放置沉淀得到白色的羥基磷灰石沉淀物，其反映式以下：

6CaHPO4+4CaCO3═Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+2H2O

c、沉淀反映法

此法用Ca(NO3)2與(NH4)2HPO4進行反映，得到白色的羥基磷其反映以下：

10Ca(NO3)2+6(NH4)2HPO4+8NH3·H2O+H2O=Ca10(PO4)6(OH)2+20NH4NO3+7H2O

4.生物陶瓷的發(fā)展前景及所存在的問題

4.1

生物陶瓷的發(fā)展前景

在醫(yī)用方面，生物陶瓷已成為生物材料的一種重要領(lǐng)域，生物陶瓷有著不可預(yù)計的醫(yī)用前景。

4.1.1人工陶瓷關(guān)節(jié)

人們正在研制開發(fā)機械強度高、韌性好、硬度及化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，臼蓋和骨頭的吻合性能更加好，且容易制作的陶瓷材料，更抱負的是手術(shù)時不必切除支撐關(guān)節(jié)面的骨骼，僅僅用于修復(fù)關(guān)節(jié)面就能夠使用的新型陶瓷材料和技術(shù)。

4.1.2骨骼填充陶瓷材料

在骨髓細胞中包含有能分化成骨細胞的干細胞，因此預(yù)先從患者身上采集某些骨細胞，把它放置在多孔性的人體活性陶瓷之中，在體外培養(yǎng)直至分化出骨芽細胞，再把它隨從陶瓷埋入骨缺損部，這時骨形成就更有效，人們正期待開發(fā)出這種骨填充陶瓷材料。

4.1.3臨床能夠成形的人工骨

人們正期待研制出與骨缺損形狀完全吻合的人工骨材料：把粉末和體液混合在一起后，數(shù)分鐘內(nèi)有流動性，然后固化，與周邊的骨結(jié)合在一起，含有與人骨相似的力學(xué)性質(zhì)，陶瓷人工骨可用注射器將它注入患病部位，修復(fù)骨缺損部位。

4.1.4用作放射療法治療癌癥的陶瓷

放射療法是以保存壞部位只殺癌細胞為目的，諸多時候是體外輻射，最理性的辦法是對體內(nèi)癌部位進行局部放射性治療，用高頻感應(yīng)熱等離子體辦法，能夠得到只有YPO微結(jié)晶構(gòu)成的小球及較好的化學(xué)穩(wěn)定性，用這些小球進行放療治癌的動物實驗正準備進行。

4.2

生物陶瓷需要解決的問題

（1）提高現(xiàn)有生物陶瓷的可靠性，提高其強度，減少楊氏模量，改善韌性。

（2）進一步研究種植體與骨界面的作用過程以及種植體與骨和軟組織結(jié)合的機理，這對理解腐蝕、疲勞過程，探索防止和控制的途徑有重要意義。開展人工骨應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究，建立和完善材料綜合評判系統(tǒng)，以謀求在實驗室條件下預(yù)測種植體變化和壽命的辦法，為建立生物醫(yī)學(xué)材料原則提供根據(jù)。

（3）提高非活性材料與生物的親和作用及活性材料的強度。

（4）現(xiàn)在除了噴涂HAP的鈦