编号：CYYJ00045

篇名：发展中的生物医学陶瓷

原文： 从广义上讲，生物陶瓷包括主要构成成分为无机非金属材料及其制品。与金属和高分子材料相比，生物陶瓷在人体内极其稳定，压缩强度高，和人体组织的亲和性良好，几乎看不到腐蚀和人体组织的排斥反应。由于生物陶瓷的这些优点，近年来国内外对生物陶瓷的研究取得了很大的进展，并有部分产品广泛应用于临床，直接应用于人体，取代或修复人体某些损伤的器官和组织。 　　生物陶瓷从１９世纪末的探索阶段到今天的广泛临床应用，经历了大致以下几个阶段： 　　１、早期探索 　　首先被广泛使用的生物陶瓷是熟石膏。１８９２年第一篇关于利用熟石膏填入骨缺陷的报告发表。研究表明，熟石膏可以作为骨缺陷的修补材料，但亦有失败的例子。科学家们在以后的六七十年间，选择其它的钙盐进行了试验，如钙的氢氧化物，磷酸钙盐等，但没有取得突破性进展。 　　２、惰性生物陶瓷 　　１９６３年是生物陶瓷历史中的一个重要时期。当年Ｓｍｉｔｈ报告了由４８％多孔铝酸盐陶瓷和环氧树脂组成的陶瓷置换骨的情况，这种材料和骨的物理性质非常一致。尽管效果不理想，但研究者看重的是这种陶瓷的生物惰性，即与生理环境不发生作用。由于多晶氧化铝陶瓷对包括生物环境在内的任何环境都呈现惰性以及优越的耐磨损性和高的抗压强度，成为最早获得临床应用的生物惰性陶瓷材料。不久又出现了钛酸盐，锆酸盐，玻璃等一批惰性生物陶瓷。 　　３、活性生物陶瓷 　　在惰性生物陶瓷发展的同时，出现了一条截然相反的思路，即生物陶瓷可引发正常的组织形成，在陶瓷与组织间形成紧密的接合。 　　１９６９年，发现了玻璃４５Ｓ５（商品名为Ｂｉｏｇｌａｓｓ?能与骨形成骨性连接并引进了生物活性这一概念。几年后又报告了羟基磷灰石（ＨＡ）也有同样的界面行为。ＨＡ是到目前为止最为重要、研究最多的生物陶瓷材料。１９８３年，临床使用不可吸收ＨＡ再造牙槽脊首次获得成功。 　　由于陶瓷是脆性材料，力学性能不理想，为了适应生物体内的组织环境和力学环境，研究人员又进行了大量的改性和复合研究，比如金属晶体与ＨＡ涂层的复合材料，生物活性玻璃加入金属纤维等。正如一些科学家指出的那样，生物活性陶瓷的快速发展是由于涂料和复合材料的发展，它们包括了所有生物陶瓷的三种类型。 　　４、功能性活性生物陶瓷 　　随着生物陶瓷材料研究的深入和较多医学问题的出现，对生物陶瓷提出了更高的要求。原来的生物陶瓷强调的是生物体内的组织力学环境和生化环境的适应性，而现在能参与生物体物质、能量交换的功能已成为生物材料应具备的条件，从而又出现了功能性生物陶瓷，主要有以下两类。 第一类是将天然有机物（骨胶原、纤维蛋白以及骨形成因子）和生物无机材料复合，以改善材料的力学性能和手术可操作性，并能发挥天然有机物促进人体硬组织生长的特性。 　　第二类是带有治疗功能的生物陶瓷复合材料。如１９５７年发现骨的压电效应后，研究证实压电效应能刺激骨折愈合。科学家们试图用压电陶瓷与生物陶瓷复合，在进行骨置换的同时，利用生物体自身的运动对置换体产生的压电效应，来刺激骨折伤部位的硬组织生长。 　　下面举几例说明生物陶瓷的临床应用： 　　１、高速创伤和骨肿瘤常常造成骨缺损，给病人的创口愈合带来了一定困难。ＨＡ是骨缺损良好的填充物，可将经过精确机械加工的ＨＡ填充物填充在骨裂缝处，并用金属加以固定，这样的处理有助于骨缺损的修补和愈合。 　　２、烧结致密的生物陶瓷（ＨＡ）一个重要应用是连接腹膜透析（ＣＡＰＤ）的经皮切口辅助装置。在全球范围内，有成千上万的肾透析病人得益于ＣＡＰＤ，减少了对传统血液透析的依赖性，但腹膜炎的发病率严重限制了ＣＡＰＤ的使用。这是因为目前所用的腹膜导管是用硅胶制成的，它不能与皮肤和皮下组织形成完整的封接，从而为细菌的侵入提供了通道。研究显示，烧结致密的生物陶瓷种植体，能与皮肤和皮下组织紧密结合，提供稳定的封接，从而防止了细菌的入侵，应用于临床后，明显延长了病人的寿命。 　　３、研究表明，由于肿瘤中血管供氧不足，当局部温度被加热到４３℃～５０℃时，癌细胞很容易被杀死。因而铁氧体与生物活性陶瓷复合，填充在因骨肿瘤而产生的骨缺损部位，利用外加交变磁场，填充物因磁滞损耗而局部发热，杀死癌细胞，又不影响周围正常组织。 　　对于生物陶瓷材料的生物学条件是：对人体无毒和无过敏反应；良好的生物细胞相容性；没有致癌性和不产生抗原性；不引起血液凝固和溶血反应；不引起新陈代谢异常；不引起生体内劣化和分解；不产生抽出液；不生成吸附物和沉淀物。而不同的使用部位以及接触情况，与人体的反应程度就会不同，依次制定出不同的试验项目。