生物玻璃陶瓷.pdfVIP

生物玻璃陶瓷

摘要：本文介绍了生物玻璃是由SiO2,Na2O,CaO,P2O5等氧化物组成的

玻璃系列，它们的比例不同时，得到活性程度不同的生物玻璃，适合不同

使用场合需求。并且就生物玻璃陶瓷的缺点提出了解决方案

关键词：Biologicalglassceramictoughening

随着科学技术的进步和医学水平的提高，人类开始尝试利用外界材料取代和

修复人体中损伤的组织，这促进了生物材料科学的发展筵过200多年的发展，生

物材料已经发展成一门新兴的学科，它的发展与很多科学领域的发展息息相关，

包括医学、物理、生物化学、分析技术等“。“。它不仅仅关系到保护人类的健

康，还成为各个国家经济新的增长点。目前，美国、西欧、澳大利亚和日本均组

建了十余个高级别多学科交叉的国家生物材料与工程中心，并被许多国家列入高

技术关键新材料发展规划，如美国国防部将生物材科列入五种高技术关键新材科

发展规划。据美国医疗、卫生工业制造商协会CHIMA)统计，医疗器械(生物材

料及制品占15％)产值，1997年已达560亿美元，相当于半导体工业产值，成为

美国增长最快的六大出口产业之一。全球产值已达1200亿美元。英国制定的2000

年科技振兴计划中，生物材料及其技术占据了最重要的地位。日本到2l世纪，

生物材料总产值将超过汽车工业，成为经济增长的重要支柱之一。生物材料及医

疗器械近年亦发展较快?每年约以15～16％的速度递增。总之，生物材科及其制

品已成为高新科技产业，且正在各国悄然兴起，它为临床医学的诊断与治疗开辟

了新的途径，亦是人类健全和完善自身机能的又一有力武器。我国对生物材料的

需求特别大，根据我国民政部门1998年的报告表明，我国仅肢体不自由患者就

有1500万，其中残疾780万人，全国骨缺损和骨损患者有300万，我国牙科患

者占总人口的1／3以上。特别是我国将进入人口老龄化阶段，对生物材料的需

求会越来越大，因此自主研究开发具有实用价值的生物材料具有现实和长远的意

义。所谓生物材料也称为生物医学材料，是指以医疗为目的，用于与组织接触以

完成其功能的无生命的材料。生物医学材料通过构建具有一定活性的基体材料，

制备具有生物相容性的器件或器官，实现对人体损害或缺损组织的修复或替代。

生物材料包括两类：自体移植材料(autografI)和异体移植材料。自体移植材料是

公认的理想的植入材料，但是患者要经受两次手术的痛苦，而且数量有限。异体

移植材料具有自体骨的一些优越的组织特性，但其存在免疫排斥并有感染免疫缺

陷病毒(坷Ⅳ)的可能而且制样、处理和存储的成本很高。所以其应用受到很大限

制。因此发展可替代人体组织的新型生物医用材料是人类的必然要求。生物材料

作为人体组织的替代和修复材料，由于人体环境的特殊性，对生物材料提出了一

些特殊的要求，主要包括四个方面：

(1)良好的生物相容性

生物相容性是指生物材料和人体组织接触后，在材料与组织界面间发生一系

列相互作用而最终能够被人体组织所接受的性能，同时材料对人体的正常生理功

能应无不良影响、无毒、无排异反应等。这一点是任何人工生物材料所必须具备

的先决条件。

(2)良好的生物力学相容性

生物力学相容性是指植入材料和所处部位的生物组织具有弹性形变特性相

匹配的性质。从现象来说，即在负荷情况下，材料与其接触的组织所发生的形变

是否彼此协调。这一性能的重要性在于，植入体在体内所承受的应力必须通过植

入体与组织界面间进行传递。如果两者在应力作用下发生的弹性变形不匹配，将

使植入体发生松动而导致植入失败。因此，植入体材料与植入部位组织的弹性模

量、热膨胀性能及其强度等力学性能应尽量一致。

(3)良好的力学性能

如耐磨性、抗疲劳性、抗腐蚀性等。并且几乎不产生磨损碎屑。人体的关节

1年内要反复承受1．5×106～3．5×106周次、且数倍于人体体重的负荷。天

然的生物器官由于生物体的新陈代谢可以较好地解决这一问题，但是人工关节要

达到这一要求就必须要求材料具有足够的疲劳强度。同时，在这样强度的负荷下，

如果材料产生大量的磨屑，极易引起诸如排异反应等很多负效应。

(4)较好的生物结合性能

由于生物体的排异反应使得植入体很容易发生相对移动和下沉，因此生物材

料与周围的组织必须结合良好，如果能最终与人体组织本身生长到一起是最理想

的情况。

1．2生物玻璃陶瓷分类及其特点

最早出现的生物材料是