《新材料概论》第10章生物医用材料.ppt

Company Logo 等离子体喷涂羟基磷灰石涂层在骨科的应用 等离子体喷涂技术自20世纪50年代中期在联碳公司（Union Carbide Corporation）出现以来，就广泛应用于制备陶瓷涂层。但由于Al2O3和ZrO2属于生物惰性材料，其应用受到一定的限制。而具有生物活性的HA涂层在骨科、牙科等领域得到广泛的应用。 Company Logo 医用金属材料的发展趋势 Company Logo 10.3 生物陶瓷 生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料，及直接用于人体或与人体直接相关的生物、医用、生物化学等陶瓷材料。 Company Logo 生物陶瓷的功能 替代患病、缺损或衰老的硬组织； 矫正先天畸形； 恢复硬组织的形态和功能； 整容和美容。 Company Logo 生物陶瓷的特性 生物相容性 生物陶瓷对生物体无毒、无害、无刺激、无过敏反应、无致畸、致突变和致癌等作用；又不会被生化作用破坏。 Company Logo 力学相容性 生物陶瓷不仅应具有足够的强度，而且其弹性形变应当和被替换组织相匹配。 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。 Company Logo 生物陶瓷的分类与性能 Company Logo 根据生物陶瓷材料与生物体组织的相互作用，生物陶瓷分为三类（掌握） 1）生物惰性陶瓷 2）生物活性陶瓷 3）生物降解陶瓷 Company Logo 1）生物惰性陶瓷 在生物体内与组织几乎不发生反应，如氧化铝陶瓷、蓝宝石、碳、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷等 2）生物活性陶瓷 在生理环境下与组织界面发生作用，形成化学键结合（骨性结合），如羟基磷灰石陶瓷、生物活性玻璃、生物微晶玻璃等 3）生物降解陶瓷 在生物体内逐渐降解，被骨吸收，是一种骨的重建材料，如磷酸三钙等 Company Logo 10.3.1 生物惰性陶瓷 1）组成 ① 氧化物陶瓷 铝镁钛锆的氧化物 ② 非氧化物陶瓷 硼化物、氮化物、碳化物、硅化物等 ③ 陶材 多种氧化物矿物构成的长石、石英、高岭土等原料制成。 Company Logo 2）发展史 1933年Rock首先将氧化铝陶瓷应用于临床医学 1963年Smith将氧化铝陶瓷应用于矫形外科 此后，氧化铝陶瓷用于人造牙根、髋关节、膝关节、踝骨、中耳听骨等 人造牙 人造骨 人造髋关节 Company Logo 氧化铝才能显示出氧化铝作为生物陶瓷的优越性，即优良的生物相容性、摩擦系数小、耐磨损、抗疲劳、耐腐蚀等特性。单晶氧化铝机械性能好在临床上用于负重大、耐磨要求高的部位，如高强度的螺钉等，但加工较多晶体困难。 Company Logo 多孔氧化铝陶瓷可使骨组织长入其孔隙而使植入体固定，其强度随孔隙率的增加而急剧降低，因此只能用于不负重或负重轻的部位。 陶瓷人工骨 Company Logo 10.3.2 生物活性陶瓷 生物活性陶瓷包括羟基磷灰石及各种生物活性玻璃等材料。 生物活性陶瓷的突出优点在于随修复时间的延长，种植体表面发生动态变化，表面形成于骨组织能够化学键结合的生物性羟基磷灰石。 Company Logo 羟基磷灰石 羟基磷灰石的分子式为Ca10(PO4)6(OH)2，简称HAP。理论密度3.156g/cm3，折射率为1.64-1.65，莫氏硬度为5，微溶于水，呈弱碱性（pH=7-9），易溶于酸而难溶于碱。 HAP是人体骨骼和牙齿的重要组成部分，具有优良是生物相容性和化学稳定性，能与骨紧密结合。 What ceramic materials is found in bone and teeth? Company Logo 生物活性玻璃 生物活性玻璃一般为CaO-SiO2-P2O5体系，部分含有MgO、K2O、Na2O、Al2O3、B2O3和TiO2等成分。 在临床上，生物玻璃已被成功用作听骨、牙嵴修复、胯骨、脊椎及骨的填充物。 Company Logo 生物活性玻璃 1）Na2O-CaO-SiO2-P2O5系玻璃 2）CaO-Al2O3-P2O5系微晶玻璃 适用于不承受力骨修复材料 3）Na2O-K2O-MgO-CaO-SiO2-P2O5系微晶玻璃 适合用于不承受或少承受弯曲应力的牙根、颚骨等部位。 4）MgO-CaO-SiO2-P2O5系微晶玻璃 5）可溶解磷酸盐玻璃 Company Logo 10.3.3 生物降解陶瓷 生物吸收陶瓷是一种暂时性的骨替代材料，植入体内后材料逐渐被吸收，同时新生骨逐渐长入而替代之，这种效应也称之为降解反应。 应用：