【摘 要】生物材料中的玻璃陶瓷因?yàn)榫哂辛己玫纳锵嗳菪耘c骨傳導(dǎo)性能，在與生物組織結(jié)合的過程中表現(xiàn)出非常好的親和性而具有廣闊的發(fā)展前景。生物材料中的玻璃陶瓷作為代用材料用于骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科等各個(gè)方面。這篇文章介紹了生物材料中玻璃陶瓷的特性及其在醫(yī)用領(lǐng)域的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】生物材料 玻璃陶瓷 應(yīng)用

一、生物材料

生物材料又可以叫做生物技術(shù)。它是運(yùn)用生物學(xué)和工程學(xué)的原理，根據(jù)生物的材料、生物所持有的特有功能組建成具有特定性狀的生物新品種，生物材料是在分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，不僅僅包括基因工程、細(xì)胞工程、還有發(fā)酵工程，他們之間互相聯(lián)系，其中最主要的是以基因工程為基礎(chǔ)的。我們只有投入到生物材料的研究，才能讓給我們做出更大的貢獻(xiàn)。

二、生物材料玻璃陶瓷的分類和特點(diǎn)

（一）生物材料的分類。在醫(yī)學(xué)中最早出現(xiàn)的生物材料是醫(yī)用的金屬材料，隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，生物材料的不斷發(fā)展，現(xiàn)在生物材料的應(yīng)用越來越廣泛。其中生物材料主要包括醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用高分子材料和醫(yī)用生物玻璃陶瓷這三方面。特別對(duì)于生物玻璃陶瓷，由于生物玻璃陶瓷具有良好的生物相容性和很好的力學(xué)性能而受到人們的喜愛。而且它的光澤與人類骨骼的有很高的相似度，所以不易發(fā)生臟化的現(xiàn)象，十分適合于填補(bǔ)人體的空洞，填補(bǔ)缺失的牙冠和遮蓋的牙面等。

（二）生物玻璃陶瓷的分類和特點(diǎn)。生物玻璃陶瓷現(xiàn)在可以主要分為三類：惰性玻璃陶瓷、可降解陶瓷、生物活性陶瓷。在這三類的應(yīng)用中惰性玻璃陶瓷這種材料在植入到人體后不容易引起周圍組織和全身明顯的化學(xué)和生物反應(yīng)。一般來說它具有良好的力學(xué)性能，持久的的抗腐蝕性和耐磨性。但是由于它的彈性模量較骨非常高，所以他的生物力學(xué)的相容性差，而且容易出現(xiàn)脆性斷裂。

第二種是生物可降解陶瓷，這種玻璃陶瓷在植入人體的組織后不引起任何不良的組織反應(yīng)，能夠很好地被新生的組織所取代。但是該種生物材料的玻璃陶瓷強(qiáng)度低而且比較脆，因此在使用的時(shí)候不適合用于支撐比較重的部位，因?yàn)檫@些比較重的部位的彎曲力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力傳遞到植入體以后會(huì)導(dǎo)致植入體的斷裂。第三種是生物活性陶瓷，這種生物材料在植入到體內(nèi)后會(huì)與周圍的組織發(fā)生生物和化學(xué)反應(yīng)，從而能夠很好地使得植入體與組織間形成生物的結(jié)合。這種生物材料的陶瓷玻璃不僅對(duì)人體無害，而且與骨組織的親和性好，還能與周圍的骨組織牢固結(jié)合。

三、生物玻璃陶瓷應(yīng)用方面的優(yōu)點(diǎn)

（一）生物玻璃陶瓷的獨(dú)特屬性。生物玻璃陶瓷要比普通窗玻璃含有較多的鈣和磷，正是基于此能與骨自然牢固地發(fā)生化學(xué)的結(jié)合，而且它具有獨(dú)特的屬性，能在植入的部位迅速而且穩(wěn)定的發(fā)生一系列的表面反應(yīng)，導(dǎo)致含碳酸鹽基磷灰石層的最終形成。此外，生物玻璃陶瓷的生物相容性很好，這些材料在植入體后，不會(huì)發(fā)生較多的不良反應(yīng)。

（二）生物材料玻璃陶瓷最合適的運(yùn)用部位。在人體發(fā)生無排斥的炎性及組織壞死等反應(yīng)并能與骨形成骨性的結(jié)合，而且骨結(jié)合的強(qiáng)度大，界面結(jié)合能力非常好，并且相對(duì)來說成骨快。因此目前這種生物材料的玻璃陶瓷適合用于耳小骨的修復(fù)，同時(shí)對(duì)恢復(fù)聽力也具有良好得效果，但是由于這種生物材料的玻璃強(qiáng)度低，所以只能用于對(duì)人體來說受力不大的部位。不管怎么樣生物活性玻璃的多孔材料在用作骨組織工程支架方面具有很好的發(fā)展前景。

四、生物玻璃材料在應(yīng)用中的改進(jìn)

我們都知道生物玻璃陶瓷在生物醫(yī)用領(lǐng)域具有極大的優(yōu)越性，但是，它在力學(xué)性能方面還存在一定不足，尤其是陶瓷本身的脆性較大，疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性較低，鑒于這種情況不能應(yīng)用于復(fù)雜的應(yīng)力承載的環(huán)境中。所以為了獲得能夠更加滿足要求的生物玻璃陶瓷材料，我們必須開發(fā)增加韌性和強(qiáng)度的方法，使得更適合人類的使用和發(fā)展。當(dāng)前增韌增強(qiáng)的方法主要有粒子增韌、纖維增韌、層狀復(fù)合增韌、生物性玻璃陶瓷涂層等。

（一）粒子增韌。玻璃陶瓷的粒子增韌是利用生物玻璃陶瓷和其它顆粒的復(fù)合方法來提高強(qiáng)度，這種方法應(yīng)用最廣，因?yàn)槠涔に嚨倪^程比較簡單。我們通常通過在玻璃陶瓷中添加納米顆粒來提高材料的強(qiáng)度和韌性。

（二）纖維增韌。纖維增強(qiáng)增韌陶瓷復(fù)合材料是在陶瓷材料中添加纖維類材料來提高強(qiáng)度，其增韌機(jī)理主要是因模量的不同引起載荷的轉(zhuǎn)移、微裂紋的增韌、裂紋的偏轉(zhuǎn)、纖維的脫粘和纖維的拔出等情況。在軸向的應(yīng)力作用下，纖維增強(qiáng)陶瓷基體復(fù)合材料的斷裂包括基體的開裂、基體的裂紋逐漸向纖維和基體間的界面不斷擴(kuò)散、纖維脫粘、纖維的斷裂和纖維的拔出等復(fù)雜的過程。

（三）層狀復(fù)合增韌。玻璃陶瓷的層狀復(fù)合增韌主要是從自然界中的珍珠類材料獲得的啟示。因?yàn)檎渲轭惖牟牧镶}所占的比重大，所以鑒于此可以克服陶瓷材料的脆性，采用層狀的結(jié)構(gòu)，然后加入延性材料，從而制得層狀復(fù)合材料。

（四）生物活性玻璃陶瓷的涂層增韌。這種增韌方法是把生物的活性材料涂覆在金屬基體上，這樣得到的復(fù)合材料不僅僅具有基體金屬的強(qiáng)度和韌性，而且又具有生物活性材料優(yōu)良的生物活性和生物相容性，這種生物材料的玻璃陶瓷在植入到人體后，可以在短期內(nèi)與人體的組織形成良好的生物結(jié)合。這種增韌方式的金屬基體主要包括不銹鋼、鈦合金等等。

五、結(jié)束語

生物材料玻璃陶瓷應(yīng)用的廣闊前景是我們不斷進(jìn)行研究的動(dòng)力，隨著科技的不斷發(fā)展，我們的醫(yī)學(xué)水平亟待提高，而且我們要向著更加人性化，符合人類的人體方向不斷發(fā)展，讓更加適應(yīng)人的水平，以人性化為準(zhǔn)則，發(fā)展更新的生物玻璃陶瓷。

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作者簡介：

謝林（1984年2月） 女 漢（山東曹縣人），2009年畢業(yè)于華南理工大學(xué)材料學(xué)專業(yè)，現(xiàn)供職于國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，碩士學(xué)位，研究方向：生物醫(yī)用材料。