生物陶瓷材料的应用与发展前景范文

摘要：生物陶瓷材料的主要优点体现在生物相容性和骨传导性，可以与细胞等生物组织表现出良好的亲和性，因此在医药领域具有非常重要的应用。但目前由于我国的研究力度较小，加上设备与技术都比较落后，导致生物陶瓷材料在发展中存在一定的问题。基于此，本文通过对生物陶瓷材料的介绍，重点阐述生物陶瓷材料的应用情况，同时对生物陶瓷材料的发展前景进行展望。

关键词：生物陶瓷材料；应用情况；发展前景

生物材料在集体组织修复、替代以及再生的过程中具有非常重要的作用，因此生物陶瓷材料的研究已经成为我国生物医学工程中的重要方向。生物陶瓷材料之前，在医药学领域应用最为广泛的材料就是金属材料和有机材料，但这两种类型的材料都存在严重的缺点，金属材料植入人体体内以后容易发生腐蚀，有机材料的强度较差，因此研究生物陶瓷材料具有重要应用价值。

一、生物陶瓷材料概述

生物陶瓷是材料工业发展中的新兴领域，目前由于应用范围不断扩大，不断受到世界各国的重视。生物陶瓷材料主要指的是用作特定生物或者生理功能的一类材料，可以直接用于人体或者与人体直接相关的生物、医用以及生物化学的陶瓷材料。生物陶瓷材料兼具不锈钢材料、塑料材料的特点，同时还具有较好的亲水性，可以与生物体内的生物组织和细胞保持良好的亲和性。当前生物陶瓷主要用于人体硬组织修复和重建的陶瓷材料，不同于传统的陶瓷材料，不仅仅包括多晶体，还包括单晶体、非生物玻璃、微晶玻璃、梯度材料、无机材料以及复合材料。生物陶瓷材料的分类按照生物学的性能分类，具体可以分为生物活性陶瓷和生物惰性陶瓷。生物惰性陶瓷的化学性能稳定，生物相容性好，具体有氧化铝、氧化锆等，这类材料的物理机械性能以及功能特性与人体组织向匹配，主要特点是力学强度高，耐磨性较强。生物活性陶瓷具体由表面活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，具体有生物活性玻璃、磷酸三钙等。通过生物陶瓷在生理环境中的化学活性，可以将生物陶瓷材料分为三种：近于惰性的生物陶瓷、表面活性的生物陶瓷以及可吸收生物陶瓷。同时将生物陶瓷与其他材料的复合材料通常被称为第四类陶瓷材料。近于惰性的材料主要有氧化铝，这种材料长期暴露在生理环境中不会发生或者非常微弱的化学反应，并能保持长期稳定。生物惰性陶瓷主要指的是氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、生物玻璃陶瓷、复合材料等。这类材料在生理环境中可以在其表面发生生物化学反应，并形成化学键进行结合。可吸收陶瓷主要包括羟基磷灰石以及磷酸钙系统吸收材料，典型的材料有石膏，可以在生理环境中被逐步降解和吸收。

二、生物陶瓷材料的应用

（一）医用生物陶瓷材料医用生物陶瓷材料主要用于移植生物陶瓷以及具有粉刺及科学仪器的医疗设备。移植物陶瓷具体会用于牙齿和骨头替换的医疗设备及移植体。生物陶瓷在生物构成的生物活性和金属制造中形成多种符合材料，具体包括自然聚合物、碳纤维或者碳纳米管，因此生物陶瓷材料在医学移植材料中具有非常重要的应用。

（二）移植生物陶瓷材料生物陶瓷材料的耐磨性、与生物相容性等特点导致这种材料在许多医疗设备中具有较大的适用性。可以通过药物传递到人工关节，刺激器和电子传感器。比如氧化锆和氧化铝材料由于自身的化学稳定性较好，因此可以更好地承受人体的不友好环境。其中牙齿和骨代替是移植陶瓷的主要市场。牙科的诊治具体包括胶合剂、粘合剂、牙髓、印模材料以及其他设备。当前对于牙齿材料以及市场竞争激烈，因此对技术和设备的要求较高，随着人口老龄化程度的不断加深，牙齿的移植安装也将成为医学领域中的重要内容，因此生物陶瓷材料的应用程度也会不断加深。氧化铝和氧化锆材料在骨移植中具有重要地位，当前随着相关技术的发展，该材料的稳定性研究力度不断加大，同时通过对人体骨骼成分以及承受力的对比，发现该类材料在骨组织工程研究中可以发挥非常重要的作用。随着生物陶瓷材料研究范围的扩大，更加优质和稳定的材料也会不断问世。

（三）生物医疗设备用陶瓷具体包括成像仪、医学化验设备、检验系统以及超声波设备。医疗设备的数量和种类对机械技术以及材料技术有非常重要的依赖性，因此通过对当前医疗发展水平的研究，可以发现，在今后的医疗器械领域，生物陶瓷材料的应用价值也会不断增加，同时市场对生物陶瓷材料的需求量也会大大增加。

（四）移植体陶瓷材料应用在牙齿保洁行业，由于牙齿的消耗情况不断加大，牙科设备的更新换代也会不断加快。当前社会中快节奏的生活方式，导致人们的生活工作压力不断增加，这种趋势导致牙科医院的受众不断增加，对设备和牙齿替代材料需求的数量也会大幅度增加。通过相关数据发现，牙齿用具设备数量不断增加的原因主要有以下两个方面：第一，人类老龄化程度不断增加，导致老年人的数量不断增加，牙齿更换率不断增加；第二，年轻人的生活压力工作压力导致后槽牙磨损程度增加，因此更换情况也不断变得严重。目前通过对生物陶瓷材料的研究和利用对于进一步降低生产周期和生产成本具有非常重要的意义。

三、生物陶瓷发展趋势

生物陶瓷材料已经经历了一定的发展，在医学领域中表现出的价值非常明显。今后生物陶瓷材料的发展趋势主要体现在以下几个方面：第一，通过研究与人体结构相似的有机无机复合材料，不断改善生物陶瓷材料的可靠性、强度以及韧性，从而不断改善材料的力学性能。第二，在人骨研究的理论基础上，通过种植与软组织结合的激励，开发与人体组织适应性好，同时促进生长的生物陶瓷材料。第三，生物陶瓷材料由于自身的特点，大部分可以直接移植到人体内，但随着应用领域的增加，应该积极研究材料的降解特点，可以在人体恢复过程中形成微型颗粒物质等。第四，由于移植陶瓷应用范围不断扩大，今后医学领域中的人造血管和人造气管也将成为重要的研究方向。四、结语综上所述，随着生产技术的不断发展，生物陶瓷材料的加工精度不断提高，各种复合材料的应用精确度也会有大的改善。生物陶瓷材料的应用价值不断提高的同时，还应该重视理论与实践的结合，对存在安全隐患的材料进行研究分析。

参考文献：

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作者：刘路路；万辉；楚雪梅 单位：华北理工大学材料科学与工程学院