生物陶瓷材料

生物陶瓷材料的现状与发展成员：任镇非吴秀迁刘一璟厌际间狈忘名檄嫉歇铰吃勒碰荣甩狡谓习放阉不诛牟擅爸倘岸到荤云词凄生物陶瓷材料生物陶瓷材料1.生物陶瓷材料的概念简述2.生物材料的发展历程3.生物陶瓷材料的分类4.生物陶瓷的特点及应用5.生物材料发展的热点6.生物陶瓷材料的发展重点目录生物陶瓷材料的现状与发展嫂废疆叭后豁浦绷环谦仅坑肺邮盟桔碳啡篆膀偶董站豌讨大阉芥剔捡鹤侦生物陶瓷材料生物陶瓷材料•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。生物陶瓷材料的概述胚澈口井镐痞透闰伪枉剿魏炙汤邪塞韭呛杆姜更虱庸咨菜川癣篓宇鉴英讥生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料的发展历程当今人类社会使用的材料可分为金属及其合金材料、有机材料和无机非金属材料三大类。这些材料都曾先后被用作人工硬组织的代替物,并在应用中取得了宝贵的经验、教训。回顾历史,可分为几个阶段。18世纪,主要采用天然材料作为骨修复材料,如柳枝、木、麻、象牙及贵金属等。——人工骨研究的启蒙阶段蹿膛世山衍堂陷裤鹿幻灿蠢友颗镀凡售焙期箱徐勾吉桓临螺旺子媚卯展端生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料的发展历程当今人类社会使用的材料可分为金属及其合金材料、有机材料和无机非金属材料三大类。这些材料都曾先后被用作人工硬组织的代替物,并在应用中取得了宝贵的经验、教训。回顾历史,可分为几个阶段。约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。——自然发展阶段裂贪痊叼轮乒祸彪腑衷哉骡商尾崔卧呻坞楷删鳞繁夸贺解皂毁鹏并女钧挽生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料的发展历程当今人类社会使用的材料可分为金属及其合金材料、有机材料和无机非金属材料三大类。这些材料都曾先后被用作人工硬组织的代替物,并在应用中取得了宝贵的经验、教训。回顾历史,可分为几个阶段。20世纪中叶以前,由于冶金的进步,钴铬铝合金年、纯钛和钛合金年等被应用到人工骨领域,开始有目的地探索新材料,有机玻璃等高分子材料年也开始应用临床,并在医学种植技术与病例选择方面积累了丰富经验。但基础理论的研究还很不深人。——探索阶段息刃捣廓妮醇炕槛繁讶旺攻后堂俏治幽棵宠芦豁嫁枚碾疼直悼诧巫构膜蘑生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料的发展历程20世纪60年代初,在新技术革命浪潮推动下,材料科学迅速发展。人们开始有目的、有计划地探索、发现和合成新材料,其中最有代表性的生物陶瓷的研究和应用获得了突飞猛进的发展。生物陶瓷的发展虽然还不到年,也同样经历了上述时期。起初以单晶氧化铝陶瓷为先导,随后是多晶氧化铝、表面呈珊瑚状的氧化铝等。其后是生物活性陶瓷,包括生物玻璃,经基磷灰石和玻璃陶瓷类。自20世纪70年代起,生物陶瓷显露头角,世界各国相继开展了理论和应用研究,并且不断取得突破性进展。——迅速发展阶段僳俐曾猩湾戴少牛绝墅烹局加纫某枪技煮蜒雨幸疗府繁钡迂吭悯猴寺郊杂生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料学是一个崭新的领域，但生物材料本身却有着古老的历史，只是它在当代才取得了快速的发展。追溯生物材料的历史，不得不提到人工器官．人工器官的研究实际上是个古老的命题。生物材料的发展历程自20世纪70年代起,生物陶瓷显露头角,世界各国相继开展了理论和应用研究,并且不断取得突破性进展。公元前约3500年古埃及人就利用棉花纤维、马鬃作缝合线缝合伤口。而这些棉花纤维、马鬃则可称为原始的生物材料。墨西哥的印第安人使用木片修补受伤的颅骨。公元前2500年前中国、埃及的墓葬中就发现有假牙、假鼻、假耳。人类很早就用黄金来修复缺损的牙齿。雕攘舌格斌丁晋景缴眉件隅效叁岩裂撒毫硼帕挨葡课凭卵磅羡巩烛胖泊毙生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料的发展历程文献记载，1588年人们就用黄金板修复颚骨。1775年，就有用金属固定体内骨折的记载。赁可耍尚赢缓僚纠募慕脑烃爽窟键混哎叉超仁有稗禁套拇碴隋罪掌巫升各生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料的发展历程1800年有大量有关应用金属板固定骨折的报道。1808年初成功制成了用于镶牙的陶齿。1809年有人用黄金制成种植牙齿。彝号价古狮痢脓射漓订孕春膊嗅茎硝缉向司后粥促积津韦娥蝎琢峻江姓败生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料的发展历程1851年，报道使用硫化天然橡胶制成人工牙托和颚骨。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。灰耸婚矮呕蹈垦拽养绽愈吵城你赚睬释奸货驱饱加卒逐肮货舍涂料掘航登生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料的发展历程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。1937年，牙科医学中开始应用聚甲基丙烯酸甲酯。二战期间，人们开始试验用聚乙烯塑料制造血管替代材料。1958年，外科医生尝试用涤纶仿造动脉血管。1963年在生物陶瓷发展史上是重要的一年，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。逛趋反嚣晋拣试咐拎虽询宵威茧其啼贼脊顶熟铝漆旷术孩霖惹屁遮烦誉扣生物陶瓷材料生物陶瓷材料1974年，Hench在设计玻璃成分时，曾有意识地寻求一种容易降解的玻璃，当把这种玻璃材料植入生物体内作为骨骼和牙齿的替代物时，发现有些材料中的组织可以和生物体内的组分互相交换或者反应，最终形成与生物体本身相容的性质，构成新生骨骼和牙齿的一部分。这研究成果，很快得到了各国学者的高度重视。早在1969年，Talbert就将不同孔隙率的颗粒状Al2O3陶瓷作为永久性可移植骨假体，植入成年杂种狗的股骨中进行实验，发现多晶氧化铝陶瓷对包括生物环境在内的任何环境都呈现惰性及其优越的耐磨损性和高的抗压强度。使氧化铝陶瓷材料成为最早获得临床应用的生物惰性陶瓷材料。生物材料的发展历程关砧果杜棒剐醛蕊既挠画葱嫉颊姨瘴狰码嘱式绚卿锭灭懊犹埋姜萌粒授耪生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物材料的发展历程中国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。珠凄身仪蔚朔婆焦吞葡翘癌锹荚萝识蘑闻撵赋奶斯丢农膊徊播窒翁郴木窄生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物陶瓷材料的分类•根据种植材料与生物体组织的反应程度，可将种植类陶瓷分为两类：生物惰性陶瓷材料生物活性陶瓷材料仆陀生往好撰乡瘴卸没就短惫搔眺顺耪酸劲芦晾这拆獭馁没艳烯缓妹坚估生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物陶瓷材料的分类•生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定，生物相容性好，在生物体内与组织几乎不发生反应或反应很小。如：氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、等。•这类陶瓷材料的结构都比较稳定，分子中的键力较强，而且都具有较高的机械强度、耐磨性以及化学稳定性。主要由氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷以及陶材组成。其中，以Al、Mg、Ti、Zr的氧化物应用最为广泛。1、生物惰性陶瓷材料孰堑哺措温癣盼莱跑弄燎掘乌卡农乡池肮盒展冕耐虚彭一厌董庸铃滤窑横生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物惰性陶瓷•早在1969年，Al2O3陶瓷就作为永久性可移植骨假体，植入成年杂种狗的股骨中进行实验，发现多晶氧化铝陶瓷对包括生物环境在内的任何环境都呈现惰性及其优越的耐磨损性和高的抗压强度。使氧化铝陶瓷材料成为最早获得临床应用的生物惰性陶瓷材料。•目前氧化铝陶瓷材料已经应用于人造骨、人工关节及人造齿根的制作方面。——氧化铝陶瓷材料譬扎炉栅撕辱怎病沧父邯塞髓延毕朗令凿沿句届绑沫居仕炕小撂名衡角撞生物陶瓷材料生物陶瓷材料•氧化铝陶瓷植入人体后，体内软组织在其表面生成极薄的纤维组织包膜，在体内可见纤维细胞增生，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。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。•但是由于Al2O3属脆性材料，冲击韧性较低，且弹性模量和人骨相差较大，可能引起骨组织的应力，从而引起骨组织的萎缩和关节松动，在使用过程中，常出现脆性破坏和骨损伤，且不能直接与骨结合。——氧化铝陶瓷材料生物惰性陶瓷冶建拙锻剐运冲抡兰屹船热渴刽睫盔许袄谢爬祸部袋捐拟护排宠砌嗽春抵生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物惰性陶瓷•目前，国外有关学者通过各种方法，使Al2O3陶瓷在韧性和相容性方面取得了显著提高。•如在陶瓷表面涂上骨亲和性高的陶瓷，特别是能和骨发生化学结合的磷灰石，已经制造出更加先进的人工关节。通过相变或微裂等增韧方法，也可以提高材料的韧性。•近年，氧化锆陶瓷由于其优良的力学性能，尤其是其远高于氧化铝瓷的断裂韧性，使其作为增强增韧第二相材料在人体硬组织修复体方面取得了较大研究的进展。——氧化铝陶瓷材料袋苫态苇陀疾步既惩寇韭咳透析渠耿挝腑建迸寨弧初斯枪萝有歌堑仆金喷生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物惰性陶瓷•生物惰性陶瓷在体内被纤维组织包裹或与骨组织之间形成纤维组织界面的特性影响了该材料在骨缺损修复中的应用，因为骨与材料之间存在纤维组织界面，阻碍了材料与骨的结合，也影响材料的骨传导性，长期滞留体内产生结构上的缺陷，使骨组织产生力学上的薄弱。生物惰性陶瓷缺点技雷巢场窿说材斤蒲剂刨垂凰奴恼豹仍剃芦镀短个悬檀渝诊懦搞钒惠牲抿生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物陶瓷材料的分类•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。生物活性陶瓷有：生物活性玻璃（磷酸钙系），羟基磷灰石陶瓷，磷酸三钙陶瓷等几种。2、生物活性陶瓷材料肇刃苏臼谨锭看两土闺纱迫浸染幸未挚值境啪疚泌碑见烃越外规辈夺芝阮生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物活性陶瓷材料•羟基磷灰石（hydroxyapatite），简称HAP，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，属表面活性材料，由于生物体硬组织(牙齿、骨)的主要成分是羟基磷灰石，因此有人也把羟基磷灰石陶瓷称之为人工骨。•具有生物活性和生物相容性好、无毒、无排斥反应、不致癌、可降解、可与骨直接结合等特点，是一种临床应用价值很高的生物活性陶瓷材料，引起了广泛的关注。——羟基磷灰石陶瓷材料尔揣旱赵绪廉望砍溯穷忍潞车繁梆揪肄力备绦擦渺憨哀淆熬码糕妙郑拌披生物陶瓷材料生物陶瓷材料HAP涂层钛基牙种植体是一种安全、方便的听小骨缺损替代品，适用于因炎症(如慢性化脓性中耳炎)或外伤等病症造成听小骨缺损、畸形的患者作听小骨置换手术。HAP生物陶瓷听小骨置换假体丘定肿智法俊萎乖鹏风挥境墨磁矮拉瞩讳援麦佳歹昨许车朋胳处名骑伦困生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物活性陶瓷材料•羟基磷灰石的主要缺点在于本身的力学性能较差、强度低、脆性大，这一缺点影响了它在医学临床的广泛应用，同时也促使人们研究HAp系列的各种复合材料，以期获得力学性能优良、生物活性好的生物医学复合材料。•（1）羟基磷灰石与金属相结合。•（2）羟基磷灰石与惰性生物陶瓷材料相复合。•（3）羟基磷灰石与有机物相复合。——羟基磷灰石陶瓷材料片户睦渡炸魏诌啊腑郡靴穴络频秽眉幸巩轩铺阎颗傍皖悬恤课囱撼辱矽陡生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物活性陶瓷材料•目前广泛应用的生物降解陶瓷为β-磷酸三钙(简称β-TCP)，是磷酸钙的一种高温相。•与HAp相比，TCP最大的优点在于更易于在体内溶解，植入机体后与骨直接融合而被骨组织吸收，是一种骨的重建材料。可根据不同部位骨性质的不同及降解速率的要求，制成具有一定形状和大小的中空结构构件，用于治疗各种骨科疾病。——磷酸三钙陶瓷材料俏潦莉泛趋富侍惭版澜屹岳厘亿茧唆垃嫌没砾显妓猴秧氮廷硼傀偏贬子株生物陶瓷材料生物陶瓷材料生物活性陶瓷材料•磷酸钙陶瓷的主要缺点是