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一文了解第三代生物材料——生物陶瓷

作者:体育投注    更新时间:2019-12-02 16:24

  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。作为生物陶瓷材料,需要具备如下条件: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。生物陶瓷包括精细陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和单晶。

  生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷(如Al2O3,ZrO2等)和生物活性陶瓷(如致密羟基磷灰石,生物活性玻璃等)。生物惰性陶瓷的化学性能稳定,生物相容性好,这类材料的物理机械性能以及功能特性与人体组织相匹配,主要特点是力学强度高,耐磨性较强。

  18世纪前,人们就开始用柳枝、木、麻、象牙等天然材料作为骨修复材料,而生物陶瓷材料作为生物医学材料则是始于18世纪初。

  ▪1788年法国人Nicholas成功地完成了瓷全口及瓷牙修复,并在1792年获得专利。

  ▪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射线年,Leriche和Policard开始研究和应用磷酸钙作为骨替换材料。

  ▪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。

  ▼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。中科院上海硅酸盐研究所、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。

  移植物陶瓷具体会用于牙齿和骨头替换的医疗设备及移植体。生物陶瓷在生物构成的生物活性和金属制造中形成多种复合材料,具体包括自然聚合物、碳纤维或者碳纳米管,因此生物陶瓷材料在医学移植材料中具有非常重要的应用。

  可以通过药物传递到人工关节,刺激器和电子传感器。比如氧化锆和氧化铝材料由于自身的化学稳定性较好,因此可以更好地承受人体的不友好环境。其中牙齿和骨代替是移植陶瓷的主要市场。氧化铝和氧化锆材料在骨移植中具有重要地位,当前随着相关技术的发展,该材料的稳定性研究力度不断加大,同时通过对人体骨骼成分以及承受力的对比,发现该类材料在骨组织工程研究中可以发挥非常重要的作用。随着生物陶瓷材料研究范围的扩大,更加优质和稳定的材料也会不断问世。

  第二,在人骨研究的理论基础上,通过种植与软组织结合的机理,开发与人体组织适应性好,同时促进生长的生物陶瓷材料。

  第三,生物陶瓷材料由于自身的特点,大部分可以直接移植到人体内,但随着应用领域的增加,应该积极研究材料的降解特点,可以在人体恢复过程中形成微型颗粒物质等。

  第四,由于移植陶瓷应用范围不断扩大,今后医学领域中的人造血管和人造气管也将成为重要的研究方向。

  到2020年,中国市场需求量将达到20亿美元,总比约占全球市场份额的22%,是全球生物材料的巨大消费市场。

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