生物陶瓷(Bioceramics)是指用作特定的生物或生理功能的一類陶瓷材料，即直接用於人體或與人體直接相關的生物、醫用、生物化學等的陶瓷材料。作為生物陶瓷材料，需要具備如下條件：生物相容性，力學相容性，與生物組織有優異的親和性，抗血栓，滅菌性並具有很好的物理、化學穩定性。
基本介紹
- 中文名：生物陶瓷
- 外文名：Bioceramics
發展,分類,套用與發展,擴展閱讀,
發展
生物陶瓷材料作為生物醫學材料始於18世紀初。1808年初成功製成了用於鑲牙的陶齒，而後在1871年，羥基磷灰石被人工合成。1894年，H.Dreeman報導使用熟石膏作為骨替換材料。1926年Bassett用X-射線衍射分析發現骨和牙的礦物質與羥基磷灰石的X射線譜相似。1928年，Leriche和Policard開始研究和套用磷酸鈣作為骨替換材料。1930年，Naray-Szabo 和Mehmel獨立地套用X-ray衍射分析確定了氟磷灰石的結構。1963年在生物陶瓷發展史上也是重要的一年，該年Smith 報告發展了一種陶瓷骨替代材料。由於技術方面的限制，直到1971年才有羥基磷灰石被成功研製並擴大到臨床套用的報導。1974年，Hench在設計玻璃成分時，曾有意識地尋求一種容易降解的玻璃，當把這種玻璃材料植入生物體內作為骨骼和牙齒的替代物時，發現有些材料中的組織可以和生物體內的組分互相交換或者反應，最終形成與生物體本身相容的性質，構成新生骨骼和牙齒的一部分。這種將無機材料與生物醫學相聯繫的開創性研究成果，很快得到了各國學者的高度重視。
中國20世紀70年代初期開始研究生物陶瓷，並用於臨床。1974年開展微晶玻璃用於人工關節的研究；1977年氧化鋁陶瓷在臨床上獲得套用；1979年高純氧化鋁單晶用於臨床，以後又有新型生物陶瓷材料不斷出現，並套用於臨床。中國上海矽酸鹽研究所、華南理工大學、北京市口腔醫學研究所等單位對生物陶瓷都進行了深入的研究。生物陶瓷的套用範圍也正在逐步擴大，現可套用於人工骨、人工關節、人工齒根、骨充填材料、骨置換材料、骨結合材料、還可套用於人造心臟瓣膜、人工肌腱、人工血管、人工氣管，經皮引線可套用於體內醫學監測等。
分類
生物陶瓷材料可分為生物惰性陶瓷(如Al2O3，ZrO2等)和生物活性陶瓷(如緻密羥基磷灰石，生物活性玻璃等)。
生物惰性陶瓷
生物惰性陶瓷主要是指化學性能穩定、生物相溶性好的陶瓷材料。如氧化鋁、氧化鋯以及醫用碳素材料等。這類陶瓷材料的結構都比較穩定，分子中的鍵合力較強，而且都具有較高的強度、耐磨性及化學穩定性。
1． 氧化鋁生物陶瓷
單晶氧化鋁c 軸方向具有相當高的抗彎強度，耐磨性能好，耐熱性好，可以直接與骨固定。已被用作人工骨、牙根、關節、螺栓。並且該螺栓不生鏽，也不會溶解出有害離子，與金屬螺栓不同，勿需取出體外。60年代後期，廣泛用作硬組織修復。70年代至80年代中期，世界許多國家如美國、日本、瑞士等國家，都對氧化物陶瓷，特別是氧化鋁生物陶瓷進行了廣泛的研究和套用。由於氧化鋁陶瓷植入人體後表面生成極薄的纖維膜，界面無化學反應，多用於全臀復位修復術及股骨和髖骨部連線。通過火焰熔融法製造的單晶氧化鋁，強度很高，耐磨性好，可精細加工，製成人工牙根、骨折固定器等。多晶氧化鋁，即剛玉，強度大，用於製作人工髖關節，人工骨，人工牙根和關節。單晶氧化鋁陶瓷的機械性能更優於多晶氧化鋁，適用於負重大、耐磨要求高的部位，但其不足之處在於加工困難。中國陶瓷在實驗室研究水準上完全可達到ISO 標準，但用於臨床仍有一定差距，材料未達到ISO 標準。
（國際標準化組織（ISO）對於醫用氧化鋁植入製品的要求）
物理特性 | 氧化鋁陶瓷 | ISO標準 6474 | 氧化鋯陶瓷 | 緊質骨 | 松質骨 |
質量分數/% | 氧化鋁>99.8 | 氧化鋁>99.5 | 氧化鋯>97 | ||
密度/(g·cm-3) | >3.93 | >3.90 | 6.05 | 1.6-2.1 | |
平均粒徑/mm-3 | 3-6 | <7 | 0.2-0.4 | ||
表面粗糙度Ra/mm-3 | 0.02 | 0.008 | |||
硬度/HV | 2300 | >2000 | 1300 | ||
壓縮強度/MPa | 4500 | 2000 | 100-230 | 2-12 | |
抗彎強度/MPa | 595 | >400 | 1000 | 50-150 | |
楊氏模量/GPa | 400 | 150 | 7-30 | 0.05-0.5 | |
斷裂人性K/(MPa·m1/2) | 5-6 | 15 | 2-12 |
氧化鋁單晶的生產工藝：氧化鋁單晶的生產工藝有提拉法、導模法、氣相化學沉積生長法、焰熔法等。
a、提拉法
即是把原料裝入坩堝內，將坩堝置於單晶爐內，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，精密地控制和調整溫度，緩緩地向上提拉籽晶桿，並以一定的速度旋轉，使結晶過程在固液界面上連續地進行，直到晶體生長達到預定長度為止。提拉籽晶桿的速度1.0-4mm/min 坩堝的轉速為10r/min，籽晶桿的轉速為25r/min
b、導模法
簡稱EFG法。在擬定生長的單晶物質熔體中，放頂面下所擬生長的晶體截面形狀相同的空心模子即導模，模子用材料應能使熔體充分潤濕，而又不發生反應。由於毛細管的現象，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同的晶體。
c、氣相化學沉積生長法
將金屬的氫氧化物、鹵化物或金屬有機物蒸發成氣相，或用適當的氣體做載體，輸送到使其凝聚的較低溫度帶內，通過化學反應，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，下降通過倒裝的氫氧焰噴嘴，將其熔化後沉積在保溫爐內的耐火材料托柱上，形成一層熔化層，邊下降托柱邊進行結晶。用這種方法晶體生長速度快、工藝較簡單，不需要昂貴的銥金坩堝和容器，因此較經濟。
e、單晶氧化鋁臨床套用。
它用作人工關節柄與氧化鋁多晶陶瓷相比具有比較高的機械強度，不易折斷。它還可以作為損傷骨的固定材料，主要用於製作人工骨螺釘，比用金屬材料製成的人工骨螺釘強度高。可以加工成各種齒用的尺寸小、強度大的牙根，由於氧化鋁單晶與人體蛋白質有良好的親合性能，結合力強，因此有利於牙齦黏膜與異齒材料的附著。
2． 氧化鋯陶瓷
氧化鋯陶瓷(Zirconia Bioceramics)是以ZrO2為主要成分的生物惰性陶瓷，其顯著特徵是具有高斷裂韌性、高斷裂強度和低彈性模量。氧化鋯(ZrO2)具有極高的化學穩定性和熱穩定性(Tm=2953K)，在生理環境中呈現惰性，具有很好的生物相容性。純氧化鋯具有三種同素異型體，在一定條件下可以發生晶型轉變(相變)。在承受外力作用時，其 t 相向 m 相轉變的過程需吸收較高的能量，使裂紋尖端應力鬆弛，增加裂紋擴散阻力而增韌，因而具有非常高的斷裂韌性。
部分穩定的氧化鋯和氧化鋁一樣，生物相容性良好，在人體內穩定性高，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低摩擦、磨損, 用以製造牙根、骨、股關節、複合陶瓷人工骨、瓣膜等。上海的科學家還研製成功了等離子噴塗氧化鋯人工骨與關節陶瓷塗層材料，並獲得了國家發明獎。
（用於外科植入的氧化鋁、氧化鋯陶瓷性能比較）
性 質 | 氧化鋁 | 氧化鋯 |
密度(g/cm) | 3.98 | 6.05 |
顆粒大小(mm) | 3.6 | 0.2-0.4 |
抗彎強度(MPa) | 595 | 1000 |
抗壓強度(MPa) | 4200 | 2000 |
楊氏模量(GPa) | 400 | 150 |
硬度(HV) | 2400 | 1200 |
斷裂韌性KIC(MN/m) | 5 | 7 |
氧化鋯陶瓷的製備工藝：自然界含有豐富的鋯英石(ZrSiO4)，採用化學法可以製備純氧化鋯粉體，加入助熔劑及適當改性劑輔料後，經成型、燒結得到氧化鋯陶瓷。
生物醫學套用：基於氧化鋯陶瓷優良的生物相容性、良好的斷裂韌性、高斷裂強度和低彈性模量，適合製作需承受高剪下應力的人工關節。氧化鋯/氧化鋯對磨時，其磨損率是氧化鋁/氧化鋁對磨的磨損率的5000倍；但形成氧化/UHMWPE摩擦副時卻表現出良好的摩擦磨損性能。
3.碳素生物材料
自然界中碳的分布很廣，有單質碳，但更多以化合物形式存在。單質碳有多種同素異型體，主要有金剛石結構、石墨結構和無定形結構。碳是生物惰性的材料，在人體中化學穩定性好、無毒性、與人體組織親和性好、無排異反應。特別需指出的是，無定形碳除具有優良的機械性能外，可以調整組成和結構改變其性能，滿足不同的套用要求。無定形碳雖然不與人體組織形成化學鍵合，但允許人體軟組織長入碳的空隙，形成牢固結合，碳周圍的人體軟組織可迅速再生，有人認為無定形碳具有誘發組織生長的作用。由於無定形碳獨特的表面組成和表面結構，與血液長期接觸引起的凝血作用非常小，不會誘發血栓，因而廣泛套用作心血管材料。
在醫學中常用的無定形碳包括：低溫各向同性碳、玻璃狀碳、超低溫各向同性碳、類金剛石碳、碳纖維增強複合碳材料。
A、低溫各向同性熱解碳(Low Temperature Isotropic Pyrolytic Carbon，LTIC)、玻璃狀碳(Glass Carbon)、超低溫各向同性碳(Ultralow Temperature Isotropic Carbon，ULTIC)均為無序晶格晶格，統稱為渦輪層碳。渦輪層碳(Turbostratic Carbon)的微觀結構為無序結構，看起來很複雜，但實際上與石墨結構具有一定的相似性。從生物醫學材料的觀點出發，渦輪層碳的最大特點是具有優良的細胞生物相容性和抗凝血性，以LTIC和ULTIC更為突出。
（渦輪層碳素材料的性質）
性 能 | 多晶石墨 | LTI碳 | 玻璃狀碳 | ULTI碳 |
密 度 (g/cm) | 1.5-1.8 | 1.7-2.2 | 1.4-1.6 | 1.5-2.2 |
粒 徑 (nm) | 15-250 | 3-5 | 1-4 | 8-15 |
膨脹係數(10/K) | 0.5-5.0 | 5-6 | 2-6 | --- |
威氏硬度(DPH) | 50-120 | 230-370 | 150-200 | 150-250 |
楊氏模量(GPa) | 4-12 | 27-31 | 24-31 | 14-21 |
抗彎強度(MPa) | 65-300 | 350-530 | 69-206 | 345-690 |
斷裂變形(%) | 0.1-0.7 | 1.5-2.0 | 0.8-1.3 | 2.0-5.0 |
B、玻璃狀碳。玻璃狀碳是一種不可石墨化的單塊碳，具有很高的各向同性特徵，原生表面及斷面有玻璃體外貌特徵，但僅限於外觀，並無矽酸鹽玻璃的空間網狀結構。玻璃狀碳由無規則的大約5nm的晶粒組成，具有非常低的孔隙率，對液體和氣體的滲透性很低。
C、類金剛石碳。類金剛石碳(Diamond-like Carbon，DLC)中除無定型結構的碳之外，還包含有少量的金剛石微晶、石墨微晶等，其物理性能與金剛石非常相似。由於製備類金剛石的原料為碳氫化合物，因此在類金剛石中除碳外，還含有較多的碳－氫基團；隨其中碳－氫基團的種類和數量不同，類金剛石的性質亦有較大變化。它具有高硬度（Hv (kg/mm2) 1200-1800）、高耐磨損、低摩擦係數、高耐腐蝕、組織相容和血液相容的優良特性。其製備工藝包括：電漿化學氣相沉積、離子束增強沉積、離子鍍和 PIII－IBED等。
（醫用碳素材料的套用）
應 用 | 材 料 |
人工心臟瓣膜 | LTI、DLC |
心臟縫合環塗層 | ULTI |
血液通道器件 | LTI / ULTI |
起搏器電極 | 多孔玻璃－ULTI |
血液氧合微孔分離膜塗層 | ULTI |
耳通道管 | LTI |
牙根、牙片植入體塗層 | ULTI、DLC |
人工關節塗層 | LTI、DLC |
經皮連線器塗層 | LTI |
生物活性陶瓷
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羥基，還可做成多孔性，生物組織可長入並同其表面發生牢固的鍵合；生物吸收性陶瓷的特點是能部分吸收或者全部吸收，在生物體內能誘發新生骨的生長。生物活性陶瓷具有骨傳導性，它作為一個支架，成骨在其表面進行；它還可作為多種物質的外殼或填充骨缺損。生物活性陶瓷有生物活性玻璃、羥基磷灰石陶瓷、磷酸三鈣陶瓷等幾種。
1． 生物活性玻璃及玻璃陶瓷(Bioactive Glass & Glass-ceramics)
生物玻璃陶瓷的主要成分是CaO-Na2O-S iO2-P2O5，比普通窗玻璃含有較多鈣和磷，能與骨自然牢固地發生化學結合。它具有區別於其他生物材料的獨特屬性，能在植入部位迅速發生一系列表面反應，最終導致含碳酸鹽基磷灰石層的形成。生物玻璃陶瓷的生物相容性好，材料植入體內，無排斥、炎性及組織壞死等反應，能與骨形成骨性結合；與骨結合強度大，界面結合能力好，並且成骨較快。目前此種材料已用於修復耳小骨，對恢復聽力具有良好效果。但由於強度低，只能用於人體受力不大的部位。目前製備生物活性玻璃的方法主要是採用溶膠- 凝膠法製備，採用該方法製備的材料具有特殊的化學組成，納米糰簇結構和微孔，因而比表面積較大，生物活性比其他生物玻璃及微晶玻璃更好。由於溶膠- 凝膠法製備的材料純度好、均勻性高、生物活性好和比表面積大等特點，具有更好的研究及套用價值，特別是生物活性玻璃多孔材料在用作骨組織工程支架方面具有很好的前景。
生物活性玻璃及玻璃陶瓷最顯著的特徵是植入人體後，表面狀況隨時間而動態變化，表面形成生物活性的碳酸羥基磷灰石(HCA)層，為組織提供了鍵合界面。
A、組成：生物活性玻璃的組成主要為：SiO2、Na2O、CaO、P2O5等。生物活性玻璃陶瓷是在生物活性玻璃的基礎上，控制晶化得到的多晶體。與傳統鈉鈣矽體系玻璃相比，具有三大組成特徵：SiO2含量低；Na2O、CaO含量高；CaO / P2O5比例高。
B、性質：快速的表面反應；無定形二維結構使強度及斷裂韌性低；彈性模量(30-35MPa)低，與皮質骨接近；可切削生物玻璃具有良好的加工性能。
C、製備工藝：生物活性玻璃的製備工藝與傳統的玻璃製備工藝基本相同，包括稱重、混合、熔合、熔化、均勻化、玻璃形成等。玻璃陶瓷則還需在一定的熱處理制度下控制玻璃成核與晶粒生長。
D、臨床套用：a) 45S5生物活性玻璃用於中耳小骨置換、頜骨缺損修復、牙周缺損修復、骨嵴維護植入體，不引起細胞損傷、無降解產物、無感染性。b) Ceravital生物活性玻璃陶瓷用於中耳外科手術，是一種低鈉、鉀的生物活性玻璃陶瓷。c) 磷灰石-矽灰石活性玻璃－－A-WGC，用作脊椎假體、胸、額骨修復以及骨缺損修復，已成功套用於數萬名患者。d) 可切削生物活性玻璃－MBGC]，主要用在頜面、脊椎、牙槽硬組織修復以及 口腔修復，其特點是優良的可加工行及骨結合性。
2.磷酸鈣生物活性陶瓷
磷酸鈣陶瓷(CPC)是生物活性陶瓷材料中的重要種類，目前研究和套用最多的是羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)。磷酸鈣陶瓷含有CaO和P2O5兩種成份，是構成人體硬組織的重要無機物質，植入人體後，其表面同人體組織可通過鍵的結合，達到完全親和。其中，HA在組成和結構上與人骨和牙齒非常相似，具有較高的力學性能，在人體生理環境中可溶解性較低；TCP與骨的結合性好，無排異反應，在水溶液中的溶解程度遠高於HA，能被體液緩慢降解、吸收，為新骨的生長提供豐富的鈣、磷，促進新骨的生長。除了這二者，磷酸鈣生物陶瓷還包括可降解、吸收的鋅－鈣－磷氧化物陶瓷(ZCAP)、硫酸鋅－磷酸鈣陶瓷(ZSCAP)、磷酸鋁鈣陶瓷(ALCAP)和鐵－鈣－磷氧化物陶瓷(FECAP)等。
A、組成和物化性能概述
磷酸鈣化合物的分類通常是按照具有的Ca/P原子比(鈣磷比)進行，磷酸鈣陶瓷是具有不同鈣磷比磷酸鈣陶瓷的總稱。
（磷酸鈣按照Ca/P進行分類）
鈣磷比 | 分子式 | 名稱 | 簡寫 |
2.0 | Ca4O(PO4)2 | 磷酸四鈣 | TTCP |
1.67 | Ca10(PO4)6(OH)2 | 羥基磷灰石 | HA |
<1.67 | Ca10-XH2X(PO4)6(OH)2 | 無定形磷酸鈣 | ACP |
1.5 | Ca3(PO4)2 | 磷酸三鈣 | TCP |
1.33 | Ca8H2(PO4)6.5H2O | 磷酸八鈣 | OCP |
1.0 | CaHPO4.2H2O | 二水磷酸氫鈣 | DCPD |
1.0 | CaHPO4 | 磷酸氫鈣 | DCP |
1.0 | Ca2P2O7 | 焦磷酸鈣 | CPP |
1.0 | CaP2O7.2H2O | 二水磷酸鈣 | CPPD |
0.7 | Ca7(P5O16)2 | 磷酸七鈣 | HCP |
0.67 | Ca4H2P6O20 | 磷酸二氫四鈣 | TDHP |
0.5 | Ca(H2PO4)2.H2O | 一水磷酸一鈣 | MCPM |
0.5 | Ca(PO3)2 | 偏磷酸鈣 | CMP |
各種磷酸鈣化合物高溫下的結構與其鈣磷比、溫度、加熱速度、氣氛等因素有關；合成工藝的不同，也將影響其熱特性(主要是其熱穩定性)。
各種磷酸鈣化合物均具有一定的溶解性，磷酸氫鈣、磷酸三鈣和羥基磷灰石的溶度積如下：
磷酸氫鈣 pK=6.57
磷酸三鈣 pK=28.7
羥基磷灰石 pK=57.8
在水中磷酸氫鈣的溶解能力最強，磷酸三鈣次之，羥基磷灰石最穩定。因此，由磷酸氫鈣及磷酸三鈣製作的骨修復材料可以逐漸溶解，同時沉澱結晶為羥基磷灰石。
B、羥基磷灰石陶瓷
羥基磷灰石( hydroxyapatite，簡稱HA或HAP)組成與天然磷灰石礦物相近，是脊椎動物骨和齒的主要無機成分，結構亦非常接近，呈片狀微晶狀態。它作為骨代替物被用於骨移植。HA 有良好的生物相容性，植入體內不僅安全，無毒，還能傳導骨生長。HA能使骨細胞附著在其表面, 隨著新骨的生長，這個連線地帶逐漸萎縮，並且HA通過晶體外層成為骨的一部分, 新骨可以從HA 植入體與原骨結合處沿著植入體表面或內部貫通性孔隙攀附生長。HA生物活性陶瓷是典型生物活性陶瓷，植入體內後能與組織在界面上形成化學鍵性結合。HA生物活性陶瓷和骨鍵接的機制不像生物玻璃那樣需要通過在其表面形成富矽層，進而形成中間鍵接帶以實現鍵合。緻密羥基磷灰石陶瓷植入骨內後，由成骨細胞在其表面直接分化形成骨基質，產生一個寬為3~ 5 μm 的無定形電子密度帶，膠原纖維束長入此區域和細胞之間，骨鹽結晶在這個無定形帶中發生。隨著礦化成熟，無定形帶縮小至0.05~ 0.2μm，羥基磷灰石植入體和骨的鍵合就是通過這個很窄的鍵接帶實現的。
經HA表面塗層處理的人工關節植入體內後,周圍骨組織能很快直接沉積在羥基磷灰石表面，並與羥基磷灰石的鈣、磷離子形成化學鍵，結合緊密,中間無纖維膜。HA 生物陶瓷植入肌肉或韌帶等軟組織或被一薄層結締組織緊密包繞，無炎性細胞和微毛細管存在。作穿皮種植時，能在頸部和上皮組織密合，無炎症和感染髮生。因此，HA生物活性陶瓷也適用於穿皮器件及軟組織修復。
HA陶瓷的製備一般可從分解動物的骨組織和人工合成獲得，後者又分濕法和固相反應。最常用的方法是反應共沉澱法，它是將鈣質原料和磷酸鹽或磷酸，分別配製成合適濃度的液體，按鈣磷原子比1.67，在pH > 7的環境下，控制適當溫度進行反應合成，沉澱物經脫水乾燥，高溫煅燒得淺綠色合成晶體的團聚體，純度達99.5% 以上，其化學組成主要為：CaO，P2O5。單一的HA成形和燒結性能較差，易變形和開裂。加入ZrO2+ Y2O3，ZnO和含鎂鹽的CPM 複合試劑等，可使具有良好生物相容性和足夠機械強度，且無毒。連續熱等靜壓燒結是製備理論密度的高緻密HA 的有效方法。這種材料主要用作生物硬組織的修復和替換材料, 如口腔種植，牙槽脊增高，牙周袋填補，額面骨缺損修復，耳小骨替換等。由於機械強度不夠高，只限用於以上不承受大載荷部位。由於自然骨優異的強度和韌性，人們想到通過仿生的途徑來提高生物陶瓷修復骨修復材料的性能。Landis等人提出的骨微結構的模型已經廣為人們所引用，儘管其中尚有一些細節沒有實驗驗證。
在磷酸鈣化合物中，研究得最多的是磷灰石，其化學通式為：M10(XO4)6Z2。M －－為二價金屬離子，XO4－－為五價陰離子，Z －－為一價陰離子。下面將詳細論述羥基磷灰石陶瓷。
羥基磷灰石陶瓷的製造工藝：
a、固相反應法
這種方法與普通陶瓷的製造方法基本相同，根據配方將原料磨細混合，在高溫下進行合成：
1000-1300℃
6CaHPO4·2H2O+4CaCO3 Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+4H2O
b、水熱反應法
將CaHPO4與CaCO3按6：4摩爾比進行配料，然後進行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℃恆溫情況下進行攪拌，反應完畢後，放置沉澱得到白色的羥基磷灰石沉澱物，其反應式如下：
6CaHPO4+4CaCO3═Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+2H2O
c、沉澱反應法
此法用Ca(NO3)2與(NH4)2HPO4進行反應，得到白色的羥基磷灰石沉澱。其反應如下：
10Ca(NO3)2+6(NH4)2HPO4+8NH3·H2O+H2O=Ca10(PO4)6(OH)2+20NH4NO3+7H2O
此外，還有其它方法可製成羥基磷灰石。
羥基磷灰石陶瓷的性能套用
合成的羥基磷灰石的結構與生物骨組織相似，因此合成羥基磷灰石具有與生物體硬組織相同的性能。如Ca：P≈1.67，密度≈3.14，機械強度大於10MPa，對生物無毒，無刺激，生物相溶性好，不被吸收，能誘發新有的生長。
國內外已將羥基磷灰石用牙槽、骨缺損、腦外科手術的修補、填充等，用於製造耳聽骨鏈和整形整容的材料。此外，它還可以製成人工骨核治療骨結核。
3．磷酸三鈣
目前廣泛套用的生物降解陶瓷β-磷酸三鈣( 簡稱β-TCP)，屬三方晶系，鈣磷原子比為1.5，是磷酸鈣的一種高溫相。β-TCP的最大優勢就是生物相容性好，植入機體後與骨直接融合，無任何局部炎性反應及全身毒副作用。
鈣磷比在決定體內溶解性和吸收趨勢上起著重要作用，所以和HA相比TCP更易於在體內溶解，其溶解度約比HA 高10~ 20倍。常用的β-TCP植入體內可逐漸降解，降解速率可因其表面構造，結晶構型，含孔率及植入動物的不同而異，其強度常隨降解而減弱。已證實改變孔徑和材料純度能減緩降解速度，提高生物強度。
與其他陶瓷相比，β-TCP陶瓷更類似於人骨和天然牙的性質和結構在生物體內，羥基磷灰石的溶解是無害的，並且依靠從體液中補充鈣和磷酸根離子等形成新骨，可在骨骼接合界面產生分解、吸收和析出等反應，實現牢固結合。
β-TCP陶瓷的缺點是機械強度偏低，經不起力的衝擊。將β-TCP與其他材料混合，製成雙相或多相陶瓷，是提高其力學強度的方法之一。通常認為雙相鈣磷陶瓷( biphasic calc ium phosphate，BCP)的骨傳導效應優於單一的HA 或TCP，可以結合HA的強度高和TCP生物降解性能好的優點，而且化學成分與骨相似。Bruder等將骨髓基質細胞( bone marrow stroma cells, BMS)接種於多孔BCP上，修復21mm 長的犬股骨節段性缺損獲得成功。傅榮等發現， BCP上培養BMS能更好地表達成骨細胞特性，表明BCP更適用於骨組織工程的基質材料。
套用與發展
隨著社會的進步，人類已不再滿足簡單模仿人體器官的形狀，而是追求功能盡善盡美的新型材料。生物陶瓷已成為當今醫學領域一個不可缺少的重要部分。目前, 材料科學界已經在這一方面進行了很多的研究。隨著現代科學的飛速發展，技術上的改進不斷完善,生物陶瓷的製備方法也越來越向著可行性發展。多種C a- P陶瓷與有機材料複合作為骨組織工程支架材料在臨床試驗中，如TCP+ 膠原,納米晶HA + 膠原, TCP+ 富血小板血漿等。形狀記憶合金製備，有自膨脹和球囊擴張式兩類。主要用於晚期惡性腫瘤引起的膽道狹理想的生物醫用材料應該是對人體無毒性、無致敏性、無刺激性、無遺傳毒性和無致癌性等不良反應。因此，了解生物醫用材料對人體的生物學反應就顯得至關重要。這些反應主要包括組織反應、血液反應及免疫反應。
通過不斷的研究開發，生物陶瓷更多的優良性能將被開發並套用。總之生物陶瓷有著很大的研究空間和廣闊的發展前景。
擴展閱讀
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