14第十五章 口腔種植材料_第1頁
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文檔簡介

1、口腔種植材料,概述,口腔植入材料,概 念,口腔種植材料,概述,概念: 是口腔生物材料的分支 植入口腔頜面部組織內(nèi) 用以整復(fù)和替代口腔頜面組織器官缺損缺失和功能重建的植入性生物材料,概述,分類 以材料的化學(xué)組成分類: 金屬類 生物惰性陶瓷 生物功能性陶瓷 陶瓷類 生物可吸收性陶瓷 有機(jī)高分子類:天然衍生聚合物人工合成聚合物 復(fù)合材料類,根據(jù)材料在機(jī)體內(nèi)的穩(wěn)定性,根據(jù)材料植入體內(nèi)機(jī)體的反應(yīng),生物惰性材料 生物活性材料,非降解性材料 降解性材料,概述,概述,材料植入體內(nèi)為機(jī)體組織所接受,不發(fā)生明顯的異物反應(yīng),材料與植入部位組織之間形成一種較薄的纖維包膜,纖維包膜無明顯的血管組織和炎性細(xì)胞浸潤反應(yīng).,

2、生物惰性材料,概述,又可細(xì)分為: 生物耐受性材料:纖維包膜較厚,如PMMA鈷-鉻-鉬合金 生物惰性材料:與骨組織緊密接觸,但仍有一薄層的纖維組織,如鋯氧化鋁陶瓷,概述,材料能與植入部位組織反應(yīng),形成化學(xué)結(jié)合,在骨組織內(nèi)與骨組織形成生物結(jié)合.是口腔種植材料研究的重點(diǎn)和中心內(nèi)容.,生物活性材料, 生物性能, 生產(chǎn)實(shí)用性, 機(jī)械性能, 加工成型性, 耐消毒滅菌性能, 臨床操作性能,概述,概述,(1)良好的生物學(xué)性能: 組織相容性,指材料植入后與機(jī)體軟、硬組織及體液接觸時(shí),具有良好的親和關(guān)系。 生物力學(xué)相容性,硬組織及體液接觸時(shí),材料的力學(xué)性能(彈性模量等參數(shù))與骨組織相近,以避免種植體受力時(shí)在與骨組

3、織的界面上形成過大應(yīng)力集中。,概述,(2)良好的機(jī)械性能:對于植入硬組織的材料,應(yīng)具有與周圍組織匹配的強(qiáng)度,硬度,彈性模量和耐磨性,能夠承載靜態(tài)和動態(tài)或各種生理狀態(tài)下的力,并要求在臨床所期望的使用時(shí)間內(nèi)不發(fā)生材料的折斷、變形、磨損。,概述,(3)良好的加工成形性能:種植技術(shù)是建立在近代機(jī)械加工的發(fā)展基礎(chǔ)之上的。良好的加工性能才能滿足形態(tài)設(shè)計(jì)的需要,臨床上大量使用外形尺寸一致,表面加工精細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)化種植體,有時(shí)也針對個(gè)體解剖形態(tài)特點(diǎn)用種植材料個(gè)別制作,以恢復(fù)缺損的硬組織。,概述,(4)良好的耐消毒滅菌性能:種植體在植入前必須嚴(yán)格地施行消毒滅菌,因此要求所用的種植材料不會因高壓、高溫、各種消毒液體和

4、氣體的浸泡熏蒸、紫外線和射線照射等處理而發(fā)生變形,又不會滯存殘量消毒物質(zhì),以保證種植手術(shù)的安全和成功。,概述,口腔種植材料的相關(guān)概念 非負(fù)荷區(qū)種植與負(fù)荷區(qū)種植 非負(fù)荷區(qū)種植-材料不承擔(dān)功能運(yùn)動所需的應(yīng)力或只分擔(dān)很少部分,如頜面的美容修復(fù)、牙周骨缺損修復(fù)、牙槽嵴的增高等,對材料的要求主要是生物學(xué)性能. 負(fù)荷區(qū)種植-材料承擔(dān)傳遞功能運(yùn)動所需的外力,如人工種植牙根、大面積頜骨缺損修復(fù)、關(guān)節(jié)的修復(fù)與替代等.對材料的要求除生物學(xué)性能外,重要的是生物力學(xué)性能.,概述,骨性結(jié)合: 20世紀(jì)60年代,Branemark首先提出osseointegration的概念,國內(nèi)譯成骨整合或骨性結(jié)合.是指在光學(xué)顯微鏡下

5、,高分化的活的骨組織與種植體形成直接的接觸關(guān)系. 20世紀(jì)70年代,Hench提出生物活性的概念,是指一種特殊的能導(dǎo)致材料和組織在界面上形成化學(xué)鍵接的物質(zhì),是電子顯微鏡觀察的結(jié)果. 1992年,Williams將骨性結(jié)合明確定義為:通過物理化學(xué)過程,形成的種植體與骨組織基質(zhì)的連續(xù)性,對口腔種植學(xué)發(fā)展起到主導(dǎo)作用,概述,骨引導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性 骨引導(dǎo)性-材料植入骨組織內(nèi),與骨組織直接接觸,引導(dǎo)骨組織在其表面生長,而逐漸形成骨性結(jié)合,也常稱為爬行替代. 骨誘導(dǎo)性-材料具有誘導(dǎo)基質(zhì)干細(xì)胞向骨源細(xì)胞分化的能力,并形成骨組織,不僅在植入骨組織內(nèi)可以誘導(dǎo)骨生長,而且在植入非骨區(qū)域也可形成骨組織.,金屬類種植材

6、料,作為種植材料,對金屬要求: 優(yōu)良的耐腐蝕性 無毒、副作用,組織相容性好 適宜的機(jī)械性能,耐磨、堅(jiān)固 合理的價(jià)格,金屬類種植材料,316L不銹鋼 硬度低(維氏硬度僅165) 表面易于壓痕,極限抗拉張強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均低,易變形折斷 抗腐蝕性差 易加工,價(jià)格低廉 主要用于骨折固定的微小夾板和螺釘,金屬類種植材料,金屬類種植材料,鑄造鈷鉻鉬合金 極限抗拉張強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均高 耐腐蝕 毒性較不銹鋼明顯為大,對鈷過敏者可導(dǎo)致種植失敗 目前較少使用,鈦及合金,耐磨性差,硬度高,屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度高,彈性模量低,良好化學(xué)穩(wěn)定性,耐腐蝕,良好生物學(xué)性能,質(zhì)地輕,-目前主要用于負(fù)荷區(qū)修復(fù),

7、金屬類種植材料,金屬類種植材料,鈍化-金屬在體液中迅速氧化,在表面形成一層薄的、致密的、難溶的有晶體結(jié)構(gòu)的氧化物,這層鈍化膜稱為氧化膜。由于氧化膜的保護(hù),金屬繼續(xù)氧化的速度減慢。氧化膜的形成是金屬耐腐蝕性的來源。 鈦:形成氧化膜的速度相當(dāng)快,在富氧的情況下被破壞的氧化層會立即得到修補(bǔ)。鈦的高抗破壞能力表現(xiàn)在其鈍化區(qū)不可能產(chǎn)生腐蝕。鈦表面堅(jiān)固的氧化層使得鈦具備了非金屬的特性。因?yàn)殁?組織界面中僅僅是氧化層與細(xì)胞和體液間形成的化學(xué)結(jié)構(gòu)。因而,鈦具備良好的生物相容性。,金屬類種植材料,多孔鎳鈦合金種植體,金屬類種植材料,金屬類種植材料,鎳鈦形狀記憶合金 在不同的溫度下表現(xiàn)為不同的金屬結(jié)構(gòu)相。低溫 時(shí)

8、為單斜結(jié)構(gòu)相,高溫時(shí)為立方體結(jié)構(gòu)相,前者 柔軟可隨意變形,如拉直式屈曲,而后者剛硬, 可恢復(fù)原來的形狀,并在形狀恢復(fù)過程中產(chǎn)生較 大的恢復(fù)力。,金屬類種植材料,鎳鈦形狀記憶合金 奇特的形狀記憶功能 質(zhì)輕、強(qiáng)度較高、耐疲勞性能、高回彈性和生物相容性 耐腐蝕、耐磨 種植牙具有齒槽骨切口小,固定牢靠等優(yōu)點(diǎn) 人工關(guān)節(jié)、口腔正畸、斷骨連接、彎曲脊柱矯正,金屬類種植材料,缺乏與骨組織的鍵合作用 彈性模量較骨高,力學(xué)相容性不理想 金屬離子的釋放也值得關(guān)注 賦予金屬材料生物功能性 提高表面穩(wěn)定性、耐磨性和力學(xué)相容性,解決這三個(gè)問題是研究重點(diǎn),利用表面改性技術(shù),生物活性材料:生物活性,在材料領(lǐng)域里主要指能在材料

9、與生物組織界面上誘發(fā)特殊生物、化學(xué)反應(yīng)的特性,這種反應(yīng)導(dǎo)致材料和生物組織間形成化學(xué)鍵合。 材料的彈性模量由小變大時(shí),界面骨支持組織的應(yīng)力強(qiáng)度也隨之由小變大,當(dāng)材料彈性模量在10000-27000 Mpa時(shí),界面骨支持組織的應(yīng)力強(qiáng)度相對達(dá)到最小值。,金屬類種植材料,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,方法,高溫等離子噴涂,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,存在的問題: 屬于線型工藝,用于多孔或形狀復(fù)雜的基底上難以獲得均勻一致的涂層 制備過程中溫度高,冷卻時(shí)基底與涂層界面會存在高殘余應(yīng)力 噴涂過程易使HA發(fā)生分解,導(dǎo)致HA結(jié)晶度低 涂層結(jié)構(gòu)不致密 原料需用高純度的HA粉末,較昂貴,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,涂覆-燒

10、結(jié)法,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,問題: 制備過程中的高溫使得金屬基體的性能下降和HA的分解 燒結(jié)過程中金屬基底和陶瓷涂層之間的熱物理性能差異導(dǎo)致了涂層內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力,從而降低涂層與基底的結(jié)合強(qiáng)度,造成涂層微裂紋和剝落,在基底材料表面預(yù)先涂覆一定配比的CaHPO4.2H2O和CaCO3粉末 用激光器進(jìn)行熔覆處理,使合成與涂覆一步完成,激光熔覆法,涂層與基底結(jié)合好,硬度、強(qiáng)度高 涂層的均勻性和穩(wěn)定性難控制 有希望成為生產(chǎn)生物醫(yī)用材料的途徑,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,離子束濺射法 采用離子束轟擊生物材料靶材,使濺射出的粒子沉積在基板表面形成涂層 用來制備較薄涂層,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,電沉積技術(shù)

11、,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,電泳沉積技術(shù),鈦材種植體的生物陶瓷涂層,電化學(xué)法特點(diǎn) 在溫和條件下進(jìn)行,基底與涂層界面不存在熱應(yīng)力問題,有利于增強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度 非直線過程,可以在形狀復(fù)雜和表面多孔的基底上制備出均勻涂層,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,溶膠-凝膠法 將涂層配料制成凝膠,使之均勻覆蓋于基底的表面 溶劑迅速揮發(fā),配料發(fā)生縮聚反應(yīng)而膠化 經(jīng)干燥和熱處理,得到涂層 制備溫度低,涂層性能均勻,結(jié)晶度好,晶粒尺寸為納米級,但純的HA涂層結(jié)合強(qiáng)度不高,鈦材種植體的生物陶瓷涂層 仿生溶液生長法,HA涂層,仿生溶液生長法優(yōu)點(diǎn),低溫操作,增強(qiáng)結(jié)合力.更高骨結(jié)合力,1,不需經(jīng)熱處理, 可以和生物活性分子同時(shí)沉積,

12、3,設(shè)備投資少,工藝簡單,4,仿生溶液生長法不足,目前沒有制備生物 活性最佳方法,1,3,目前的涂層幾乎 是純磷酸鈣涂層,4,涂層厚度較薄(1015m),-探索形成仿生學(xué)涂層的溶液以及制備復(fù)合仿生涂層是努力方向,利用模板法誘導(dǎo)晶體生長的方法模擬生物礦化研究已成為一個(gè)熱門課題。雖然,模板法模擬生物礦化過程制備材料取得了很大的成功,但是這項(xiàng)研究還存在幾點(diǎn)不足。首先,大多數(shù)的研究工作都是通過優(yōu)化模板的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)來調(diào)控晶體的結(jié)構(gòu)、形貌和取向,但是對于用模板來控制特定晶型晶體生長的研究還很少。其次,實(shí)際應(yīng)用的晶體材料大多需要厘米尺寸,但是由模板法調(diào)控生成的晶體,有很大一部分是毫米尺寸的,這就限制了晶

13、體的實(shí)用性。另外,現(xiàn)今社會對有機(jī)材料的需求也日益增多,而由模板法調(diào)控生成的晶體大多數(shù)是無機(jī)晶體,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,涂層結(jié)構(gòu) HA顆粒部分熔融,與金屬基體高速撞擊,迅速冷卻凝固 大部分熔融的HA來不及結(jié)晶,以無定形形態(tài)凝固 顆粒內(nèi)層的熔融HA重新結(jié)晶,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,涂層結(jié)構(gòu),鈦材種植體的生物陶瓷涂層,涂層組成,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,涂層孔隙 HA顆粒熔融部分由內(nèi)聚力結(jié)合在一起 顆粒間未熔融部分變形,充填于熔融部分之間 未完全充填處形成涂層孔隙 粉粒越細(xì),涂層更致密 -孔隙對涂層的降解和力學(xué)性能有重要影響,鈦材種植體的生物陶瓷涂層,HA涂層生物學(xué)作用 促進(jìn)鈦材種植體與骨的結(jié)

14、合,特別是早期骨整合, 提高早期植入體與骨界面的結(jié)合強(qiáng)度 (鈦材種植體與骨組織間隙大于50m時(shí),生成纖 維組織,導(dǎo)致失敗,HA涂層種植體與骨組織間隙較 大時(shí),仍能激發(fā)骨生長,達(dá)到骨性結(jié)合),鈦材表面氧化物的活化,二氧化鈦是致密的鈍化層,引導(dǎo)磷酸鹽沉積的能 力極差,甚至不能誘導(dǎo). 與骨組織形成鍵合,鈦材表面氧化物的活化,方法 陽極氧化法 溶膠-凝膠法 粗糙化+酸處理法 強(qiáng)堿處理法 酸-堿兩步法 雙氧水等強(qiáng)氧化劑處理法 表面接枝誘導(dǎo)礦化成核 離子注入 低溫等離子輝光放電法,鈦材涂層的問題,涂層材料與基體性質(zhì)差異大 涂層與基體的結(jié)合界面問題 涂層材料的生物活性與穩(wěn)定性關(guān)系問題 基材、涂層材料與骨組織

15、力學(xué)相容性不匹配問題,解決方法,研究梯度功能材料涂層技術(shù)和方法 研究復(fù)合涂層 研究新的復(fù)合的涂層材料 設(shè)計(jì)新的涂層材料的力學(xué)相容性,陶瓷類種植材料,廣義的生物陶瓷,生物陶瓷,狹義的生物陶瓷,生物陶瓷(Bioceramies)是指用作特定的生物或生理功能的一類陶瓷材料,即直接用于人體或與人體相關(guān)的生物、醫(yī)用、生物化學(xué)等的陶瓷材料。廣義講,凡屬生物工程的陶瓷材料統(tǒng)稱為生物陶瓷。狹義的生物陶瓷是指植入人體或與人體組織直接接觸,使機(jī)體功能得以恢復(fù)或增強(qiáng)可使用的陶瓷。,陶瓷類種植材料,作為口腔種植材料已有20年歷史 陶瓷強(qiáng)度高,耐腐蝕、無毒、能很好地被口腔組織接受等特點(diǎn),近幾年發(fā)展很快, 陶瓷的脆性又是

16、它的致命弱點(diǎn),同樣也限制了它在口腔種植領(lǐng)域的應(yīng)用,陶瓷類種植材料,分類:根據(jù)生物陶瓷材料的性質(zhì)和在機(jī)體組織內(nèi)引起的組織反應(yīng)類型 生物惰性陶瓷:材料植入活體組織后沒有或幾乎沒有組織反應(yīng),它們在體內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)。包括單晶和多晶氧化鋁、高密度羥基磷灰石、氧化鋯、氮化硅等,陶瓷類種植材料,生物反應(yīng)性陶瓷:在生理環(huán)境中具有化學(xué)活性的陶瓷。具有在組織和種植體之間刺激化學(xué)性結(jié)合的能力。陶瓷種植體植入后有引導(dǎo)界面上骨組織形成的作用,因而能很快形成與骨組織的化學(xué)性結(jié)合。 包括低密度的羥基磷灰石(鋯-羥基磷灰石、氟-羥基磷灰石、鈣-羥基磷灰石等)陶瓷、磷酸鈣玻璃陶瓷、生物玻璃等,陶瓷類種植材料,生物可吸收性陶瓷:

17、完全被組織吸收的陶瓷材料,具有更好的生物相容性。在植入體內(nèi)初期,逐漸有機(jī)體組織長入。由于孔隙小,有較好的機(jī)械強(qiáng)度。但隨著陶瓷在機(jī)體新陳代謝過程中被吸收,其強(qiáng)度便明顯下降,最終被機(jī)體軟硬組織所取代。 包括可溶性的磷酸三鈣、可溶性鋁酸鈣等.臨床常用在組織缺損時(shí)起過渡性支架或填充體的作用,陶瓷與機(jī)體的相互作用,影響,種植技術(shù),陶瓷表面形態(tài),機(jī)體反 應(yīng)性,陶瓷類種植材料,陶瓷類種植材料,種植材料的性質(zhì)很大程度決定材料與機(jī)體的界面反應(yīng) 材料組成結(jié)構(gòu)與界面: 生物反應(yīng)性陶瓷-與骨組織呈骨性界面結(jié)合,界面區(qū)無纖維組織膜 生物惰性陶瓷-纖維接觸界面 生物可吸收性陶瓷-界面存在新骨形成并伴隨陶瓷材料的分解吸收,

18、陶瓷類種植材料,材料表面狀態(tài)與界面: 陶瓷表面能 體液對材料的潤濕性,對種植材料與機(jī)體組織的結(jié)合有很大影響 陶瓷材料表面能愈高,體液在材料的表面張力愈低,潤濕性愈好,材料與組織的結(jié)合性能愈佳 接觸角越小,潤濕性越好,目前的口腔種植材料中,玻璃陶瓷、羥基磷灰石具有最小接觸角.,陶瓷類種植材料,陶瓷材料的孔隙 孔隙作用: 為纖維細(xì)胞和骨細(xì)胞向陶瓷中生長提供通道和生長場合 增大組織液與陶瓷材料之間的接觸表面積,加速反應(yīng)過程 有利于局部體液循環(huán),為長入材料內(nèi)部的新生骨提供營養(yǎng) 引導(dǎo)纖維及骨組織長入孔隙中,發(fā)揮機(jī)械性鎖結(jié)固定作用,陶瓷類種植材料,陶瓷材料的孔隙 1550m-有利于纖維微管的生長; 501

19、50m-有利于類骨質(zhì)的形成; 150250m-引導(dǎo)形成礦化的骨組織作用顯著而直接; 250m以上-誘導(dǎo)分化的能力:成纖維細(xì)胞成骨細(xì)胞。 孔隙度高,孔隙相通的材料有利于營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞和新骨的長入,。但孔隙度過高,又對材料的強(qiáng)度有影響。一般控制在30%左右,陶瓷類種植材料,陶瓷材料的形態(tài) 顆粒狀、粉末狀長期植入不易產(chǎn)生瘤樣增生 塊狀易誘發(fā)肉瘤 有孔者比無孔者、圓鈍材料比角形材料的瘤樣增 生發(fā)生率降低50%,陶瓷類種植材料,材料力學(xué)性質(zhì)與界面: 陶瓷材料本身的力學(xué)性質(zhì)和在應(yīng)力作用下力傳導(dǎo)性質(zhì),必須與骨的力學(xué)性質(zhì)和力傳導(dǎo)性質(zhì)相匹配,才能獲得良好的力學(xué)相容性. 陶瓷材料與天然牙和骨組織相比,彈性模量高,

20、剛性大 ,受應(yīng)力特別是水平應(yīng)力時(shí),應(yīng)力不能得到分散和緩沖,加上骨組織是多相多孔體,應(yīng)力應(yīng)變呈粘彈性關(guān)系,所以容易形成種植體周圍應(yīng)力集中,造成骨吸收和破壞.,陶瓷類種植材料,臨床應(yīng)用 (一)陶瓷人工牙根種植體 利用生物陶瓷材料制成牙根的種植體,植入拔牙窩或人工牙窩內(nèi),在種植體上部制作義齒修復(fù)體以恢復(fù)缺失牙的解剖形態(tài),并通過牙根種植體將應(yīng)力直接傳導(dǎo)和分散到頜骨以獲得咀嚼功能. 應(yīng)用現(xiàn)狀:已廣泛應(yīng)用于臨床,如單晶或多晶氧化鋁陶瓷、羥基磷灰石陶瓷及生物玻璃陶瓷人工牙根種植體.為克服脆性大等缺點(diǎn),目前一般是將陶瓷與金屬復(fù)合,采用燒結(jié)、濺射、噴涂等涂層方法,將生物陶瓷涂層在金屬核上制成陶瓷涂層人工牙根復(fù)合

21、種植體.,良好的生物性能,產(chǎn)生骨性界面結(jié)合,表面形成孔隙,增強(qiáng)與骨組織機(jī)械性結(jié)合,可阻止或降低內(nèi)層金屬離子的釋放,利用金屬核的強(qiáng)度能克服單純陶瓷人工 牙根種植體脆性大、機(jī)械強(qiáng)度差的缺點(diǎn),可改善種植體表面的彈性模量,優(yōu) 點(diǎn),陶瓷類種植材料,陶瓷類種植材料,(二)陶瓷人工骨 利用陶瓷材料替代和恢復(fù)骨缺損缺失的生理外形,并重建已喪失的生理功能.并未具備骨的性質(zhì),而是利用其構(gòu)成網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu),促進(jìn)和引導(dǎo)骨組織成骨. 分類: 按陶瓷材料-氧化鋁陶瓷人工骨、羥基磷灰石陶瓷、生 物玻璃陶瓷、磷酸三鈣陶瓷等 按形態(tài)-塊狀型、顆粒型、粉末型 按致密程度-致密實(shí)體型、多孔泡沫型 按組成成分-單一陶瓷人工骨、復(fù)合陶瓷

22、人工骨,陶瓷類種植材料,顆粒型陶瓷人工骨的性質(zhì)和用途 主要適用于頜骨局部缺損修復(fù)以及骨萎縮吸收后生理外形的恢復(fù)等,是應(yīng)用最廣的一種形態(tài) 顆粒形態(tài)以圓形為最佳 顆粒直徑對組織的反應(yīng)也有差異,直徑在500m1000m時(shí),能使纖維組織和新生骨組織同時(shí)長入人工骨顆粒之間,孔隙率也保持在30%左右,陶瓷類種植材料,多孔泡沫型陶瓷人工骨的性質(zhì)和用途 主要適用于大面積骨缺損修復(fù) 分大孔型(孔隙率55%)和小孔型(孔隙率75%),小孔型對于大面積骨缺損修復(fù)有較好效果 加工成形比較困難,易碎,植入體內(nèi)一段時(shí)間后,因組織長入彼此交互聯(lián)結(jié),強(qiáng)度有所提高,陶瓷類種植材料,致密實(shí)體型陶瓷人工骨的性質(zhì)和用途 用于局部骨缺

23、損修復(fù)和生理性骨吸收后的生理外形恢復(fù),以及拔牙后立即進(jìn)行牙槽窩埋入以減緩牙槽骨吸收,保存牙槽嵴高度 密度大、機(jī)械強(qiáng)度高,可承受較大應(yīng)力 彈性模量高、剛性大,容易引起骨組織的損傷、吸收,代表性的生物陶瓷性能和應(yīng)用,分類,生物惰性類陶瓷 生物活性類陶瓷 生物可吸收性陶瓷,機(jī)械強(qiáng)度較高 良好耐磨耗性和潤滑性 彈性模數(shù)高,多種結(jié)晶形態(tài) 屬于生物惰性材料 具有親水性,表面易形成水膜,體液中穩(wěn)定 對周圍機(jī)體組織呈惰性反應(yīng) 孔徑大的材料有新骨長入,生物惰性類陶瓷-氧化鋁,機(jī)械性能,生物性能,一般情況,生物惰性類陶瓷-氧化鋁:應(yīng)用,生物惰性類陶瓷-碳素,主要有玻璃碳、碳纖維、熱分解碳和碳碳復(fù)合物 具有優(yōu)良抗血

24、栓性,應(yīng)用于人工心臟瓣膜 在其他方面真正實(shí)用化有待探索,機(jī)械強(qiáng)度較高 良好韌性和撓曲強(qiáng)度 “陶瓷鋼”,其特性在技術(shù)上難把握 優(yōu)良的韌性,生物相容性以及與骨組織的結(jié)合狀況大體與氧化鋁相似,生物惰性類陶瓷-氧化鋯,機(jī)械性能,生物性能,一般情況,生物惰性類陶瓷-氧化鋯:應(yīng)用,生物活性類陶瓷-羥基磷灰石(HAp),羥磷灰石(HAp):應(yīng)用,羥磷灰石(HAp):改性,羥磷灰石與有機(jī)高分子聚合物復(fù)合,羥磷灰石與膠原、骨形成蛋白或生物活性分子的復(fù)合,多相陶瓷復(fù)合燒結(jié),摻雜改性,其他形式的復(fù)合,其它生物活性及生物可吸收性陶瓷,生物玻璃 生物活性玻璃陶瓷 磷酸三鈣 羥基磷灰石與磷酸三鈣雙相陶瓷,微晶玻璃:具有玻

25、璃和陶瓷的雙重特性,普通玻璃內(nèi)部的原子排列是沒有規(guī)則的,這也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一樣,由晶體組成,也就是說,它的原子排列是有規(guī)律的。所以,微晶玻璃比陶瓷的亮度高,比玻璃韌性強(qiáng)。,陶瓷類種植材料,生物陶瓷發(fā)展趨勢 從致密體向多孔體發(fā)展:致密陶瓷的表面氣孔率較小,有較好的機(jī)械性能,但植入人體后,只能在表面形成骨質(zhì),骨組織不能長入材料內(nèi)部,力學(xué)性能遠(yuǎn)不能用于負(fù)荷區(qū)修復(fù).模擬、防制或復(fù)制生物骨組織的多孔結(jié)構(gòu),研制孔隙相通的生物活性和生物可降解性的多孔生物陶瓷材料,仍然是目前生物陶瓷研究的主要方向. 合成的多孔陶瓷材料,無論從力學(xué)性能還是從孔隙的結(jié)構(gòu)特征上講,均遠(yuǎn)不及天然的生物骨組織.

26、因此,通過將生物骨組織人工改性,獲得的多孔生物陶瓷完整地保留了生物骨組織的多孔特性和生物活性,成為研究熱點(diǎn).例如,將牛骨、珊瑚等脫去有機(jī)物后,經(jīng)適當(dāng)?shù)臒Y(jié)工藝,再經(jīng)過磷酸鹽修飾,HA多孔生物陶瓷.,陶瓷類種植材料,復(fù)合生物陶瓷的發(fā)展:通過成分的改進(jìn),有目的地選擇第二相,以獲得更好的機(jī)械性能及生物學(xué)性能.如:HA基陶瓷與磷酸三鈣( TCP)復(fù)合、 HA基陶瓷與生物玻璃復(fù)合、 HA與有機(jī)物復(fù)合、多孔生物陶瓷與骨髓基質(zhì)細(xì)胞或骨形成蛋白等骨生長物質(zhì)的復(fù)合等 HA結(jié)構(gòu)向類骨磷灰石結(jié)構(gòu)方向發(fā)展:人類骨組織磷灰石呈低結(jié)晶度的納米級HA.按仿生學(xué)設(shè)想,將HA生物陶瓷的合成轉(zhuǎn)向低結(jié)晶度非化學(xué)計(jì)量貧鈣HA,特別是碳酸磷灰石、氯磷灰石、氟磷灰石納米HA的研究增多,提高了磷灰石的生物相容性和吸收降解性,陶瓷類種植材料,磷酸鈣生物降解陶瓷方向發(fā)展:磷酸鈣陶瓷的可吸收性是指陶瓷植入機(jī)體后,隨時(shí)間而部分或全部被吸收,同時(shí)新骨生成取代生物材料.優(yōu)越性在于:無異物

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