生物陶瓷与仿生技术.doc

生物陶瓷与仿生技术.doc生物陶瓷与仿生技术Ap0708301蔡文来摘要:21世纪的今天,生物材料科学已经成为一门与人类现代医疗保健系统密切相关的边缘科学。生物材料是用以和生物系统相结合,以诊断、治疗或机体中的组织、器官或其功能的材料。生物陶瓷材料作为无机非金属生物医学材料,没有毒副作用,与生物组织有生好的食物相容性、耐腐蚀性等优点,越来越受到人们的重视。本文综述了生物陶瓷的发展过程、分类,并对其仿生的性能在一些方面的应用前景进行了展望。关键词:生物陶瓷仿生技术医疗技术生物陶瓷的发展历程传统的陶瓷很容易破碎,限制了可塑性很强的金属和高分子材料的竞争,但是人类的骨骼中占质量的43%的物质就是陶瓷无机物羟基磷灰石。因此,利用陶瓷修复人骨损伤甚至代替人骨植入人体,具有更好的融合性。随着陶瓷加工技术的发展,已经能够生产出韧性很好的陶瓷产品,因此大大的增强了陶瓷材料在生物医学上的应用⑴。第一个得到广泛应用的生物陶瓷是普通的熟石膏(2CaS04・H20)。19世纪末就有人用它来修复骨头的损伤,一直延伸到2。世纪5。年代。书和四个的优点在于只有很小甚至没有不利的组织反应,同时,它在人体中被新的机体组织置换的速度和人体生理系统吸收的速度惊人的相似。而它的缺点是在被吸收的过程中强度衰减较快。生物陶瓷的新时代是以smith1963年成功研制:“Cerosium”开始的,它是一种人骨的陶瓷代用品,由多孔铝酸盐陶瓷灌注环氧树脂而制成。陶瓷的孔控制在40%左右,与天然人骨的数值相当,它的物理性质与人骨的非常接近,在20世纪六七十年代临床使用,取得了很大的成功。在此期I'ii]Huibert等令人信服地证明了氧化物陶瓷的生物兼容性,对生物陶瓷的发展起了很大的作用,在这同时,Bench等还开创了用表面活性材料象玻璃陶瓷的研究工作⑵。20世纪70年代末以后,生物陶瓷的研制工作有些停滞,最近几年又有新的进展,其标志是券基磷灰石陶瓷的成功应用,例如,利用镀膜技术在移植件表面镀一层HA材料膜,使整个股股移植修复手术更加完善,有利于股骨的固定,也可以利用HA做基质的制备复合材料,修复更大的股损伤。生物陶瓷的分类按照其生物性能来分,生物陶瓷可以分为3类叫近于生物惰性陶瓷,如氧化铝、氧化错以及医用碳素材料等。这类陶瓷材料的结构都比较稳定,分子中的键合力较强,而且都具有较高的强度、耐磨性及化学稳定性。生物活性陶瓷,如羟基磷灰石、生物活性玻璃等等。在生理环境中可以通过其表面发生地生物化学反应与生物体组织形成化学键结合,可降解吸收陶瓷,如石膏、磷峻三钙陶瓷,可以被逐步降解和吸收,并随之为新的组织所代替,从而达到修复或替代组织的目的。(3)生物吸收性陶瓷,如磷酸三钙、可溶性钙铝系、低结晶度羟基磷灰石等等。几种常见的生物陶瓷材料的应用带有治疗功能的生物陶瓷复合材料该类材料是利用骨的压电效应能刺激骨折愈合的特点,使压电陶瓷与生物活性陶瓷复合,在进行骨置换的同时,利用生物体自身运动对置换体产生的压电效应来刺激骨损伤部位的早期硬组织生长。具体来说,由于肿瘤中血管供氧不足,当局部被加热到43-45°C时,癌细胞很容易被杀死。现在最常用的是将顺磁性或超顺磁性的纳米铁氧体纳米颗粒与生物活性陶瓷复合,填充在因肿瘤而产生的股损伤部位,利用外加交变磁场,充填因磁滞损耗而产生局部发热,杀死癌细胞,又不影响周围的正常组织⑶。