中国粉体网讯  人体骨头主要是由活细胞和无机矿物质（钙和磷）构成。然而，由于先天因素（遗传、感染、孕期营养不足等）或后天因素（创伤、骨病、炎症等）可能会导致骨骼受到损伤造成骨缺损。骨缺损的治疗策略多种多样，对于严重骨缺损，则需要采用更为积极的骨移植手术治疗方法。骨移植手术主要包括自体骨移植、异体骨移植和采用人工骨替代材料移植。目前，常见的人工骨替代材料包括医用金属材料、高分子材料、生物陶瓷材料及复合材料等。其中，生物陶瓷材料由于其出色的生物兼容性和生物活性，被广泛应用于骨缺损修复的治疗中。尤其是具有压电效应（正压电效应和逆压电效应）的生物压电陶瓷材料在骨组织工程中表现出独特的优势。

生物陶瓷材料

生物陶瓷材料可以分为生物惰性和生物活性两大类，生物惰性陶瓷指的是那些化学上稳定且具有良好生物兼容性的陶瓷，如氧化铝陶瓷、氧化锆、氮化硅以及医用碳素材料等。这些材料具有较高的强度，耐磨性能良好，分子间的吸引力较强。生物活性陶瓷特指那些在生物环境中能够逐渐降解、被吸收，并能与生物体形成稳定化学键的材料。这种特性使它们能够与周围的骨组织直接结合，支持新骨的生长和修复，包括羟基磷灰石、表面活性玻璃和生物活性玻璃陶瓷等。

生物压电陶瓷材料

生物压电陶瓷材料作为一类专门设计用于医疗和生物学应用的特殊陶瓷，其传统的生物陶瓷主要用于牙齿修复和骨组织再生。生物压电陶瓷不仅具有压电陶瓷的基本特性，能将机械能和电能互相转换，而且具有良好的生物相容性，在生物医学领域具有广泛的应用。

自20世纪下半叶以来，生物陶瓷被广泛用作硬组织工程的替代品。在骨修复过程中，生物压电陶瓷可以作为一种植入物，用于填充骨缺损或加固骨折部位。由于具有压电性能，当生物压电陶瓷受到外力作用时，能够产生微电流，这种微电流可以刺激周围的骨细胞，促进骨组织的再生和修复。具有生物活性的压电陶瓷材料作为骨植入物，能够在受力时生成电荷，恢复损伤骨组织表面电势，从而达到促进骨愈合的目的。与此同时，生物压电陶瓷能够与周围组织形成良好的结合，减少排异反应和感染的风险。从历史上看，第一个用作合成骨移植物的生物陶瓷是HA和β-TCP，两者都是通过烧结在高温下获得的。

生物压电陶瓷的种类多样，主要由压电单晶、压电多晶以及这些材料与聚合物结合形成的复合压电材料构成。压电单晶：如铌酸锂（LiNbO₃）单晶，它具有良好的压电性能和稳定性，常用于制作高精度的压电传感器和换能器。压电多晶体：如钛酸钡（BaTiO₃）压电陶瓷和锆钛酸铅（PZT）等。此外，还有与聚合物复合而成的复合压电陶瓷材料，它们结合了压电陶瓷和聚合物的优点，提高了材料的柔韧性和加工性，同时保持了良好的压电性能。

钛酸钡生物压电陶瓷 

钛酸钡（BaTiO₃）作为一种具有优异压电性能的无机非金属材料，是一种会产生压电信号的压电材料，能够促进成骨细胞的增殖分化，并且具有可以满足骨骼生理负载的机械强度，在骨组织工程研究中应用较为广泛。1981年，park等人首次将BaTiO₃压电陶瓷材料作为骨修复材料，并将其植入狗的股骨皮质内，成功实现了优秀的骨结合，这项研究首次证实了一种无需外部电源，仅依赖压电材料自身产生的电力来促进骨折愈合的电刺激治疗方法。

BaTiO₃压电陶瓷材料还可以应用在生物支架方面修复骨缺损，Liu等开发了由BaTiO₃压电陶瓷材料组成的生物活性复合支架，通过细胞和动物研究的结果表明，压电效应可以显著增强成骨和血管生成。

BCZT生物压电陶瓷

BCZT压电陶瓷是一种在传统的钛酸锆钡（BZT）压电陶瓷中引入钙 (Ca) 元素来改善其性能的压电材料。这种材料因其优异的压电性能、较高的热稳定性以及良好的生物相容性而引起科研界和工业界的广泛关注。BCZT压电陶瓷展现出的优异特性使其在多个领域具有潜在的应用价值，尤其是在需要精确控制和高灵敏度传感的应用中，如精密机械控制、能量收集、生物医学传感器以及药物输送系统等。 

由于BCZT压电陶瓷具有良好的生物相容性，使得其在医疗和生物医学领域，特别是在需要与生物组织直接接触的应用中，如植入式医疗设备和生物传感器，成为一种非常有吸引力的材料。在医疗技术领域，BCZT材料的生物相容性和压电性能使其成为开发新一代医疗诊断工具和治疗方法的理想材料，包括用于精确药物输送和监测生物体内部活动的压电式生物传感器。

参考来源：赵冰清.氧化石墨烯/BCZT复合生物压电陶瓷的制备及性能研究 

（中国粉体网编辑整理/青黎）

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