生物活性陶瓷是指一類能在材料界面上誘發(fā)特殊生物反應(yīng),從而在材料和組織間形成化學(xué)鍵性結(jié)合的生物陶瓷。主要包括三類,一類如羥基磷灰石生物活性陶瓷,其表面本身就由 羥基磷灰石構(gòu)成;另一類如生物活性玻璃,其表面雖不是經(jīng)羥基磷灰石,但可通過在生理環(huán)境中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而在表面形成羥基磷灰石覆蓋層。這兩類材料的組成中有能夠通過人體正的
常的新陳代謝途徑進(jìn)行置換的鈣、磷等元素,或含有能與人體組織發(fā)生建合作用的羥基等基團(tuán),第三類生物活性陶瓷也稱生物降解陶瓷(又叫生物吸收性陶瓷),如磷酸三鈣等,由于可在體內(nèi)被逐步降解吸收并隨之為新生組織所替代,故也作為生物活性陶瓷。所謂生物活性陶瓷指其表面與人體組織可以通過鍵的結(jié)合達(dá)到完全的親和,或者部分或者完全被人體組織吸收和取代。因此,生物活性陶瓷可以作為身體組織滲人或取代的支架和空位填補(bǔ)體。利用這種特性,可望制成與人體骨組織理化性能十分接近的微孔材料植入體內(nèi),骨組織可向孔內(nèi)生長(zhǎng),通過溶解吸收,材料可部分或完全被代謝系統(tǒng)處理并排出體外。
表面生物活性陶瓷通常含有羥基,并做成多孔(500μm左右)制品,人體組織可長(zhǎng)入并同其表面發(fā)生牢固的鍵合;部分吸收或完全吸收的降解陶瓷可在體內(nèi)逐漸溶解,并誘發(fā)新生骨的生長(zhǎng)。采用上述兩類陶瓷比骨移植更為優(yōu)越;供應(yīng)現(xiàn)成,尺寸變化可控制,并且不需要使用異體骨和自身骨。其缺點(diǎn)是吸收過程中強(qiáng)度嚴(yán)重下降,尤其是可完全吸收的生物陶瓷更為嚴(yán)重。因此,必須考慮機(jī)械設(shè)計(jì)因素,使身體組織同生物活性陶瓷在愈合的中間階段不至于斷裂。
含有CaO和P2O5兩種成分的羥基磷灰石晶體,是構(gòu)成人體骨骼的重要無機(jī)物質(zhì)。骨骼中直徑在數(shù)十納米以下的羥基磷灰石微晶約占了77%,纖維蛋白骨膠約占23%.因而可以設(shè)想,當(dāng)把含有大量CaO和P2O5的陶瓷實(shí)際用作骨骼的修補(bǔ)或替換材料時(shí),陶瓷可以和周圍的骨骼緊密地結(jié)合,經(jīng)分解反應(yīng)形成新的骨骼成分。目前主要的生物活性陶瓷有生物活性玻璃、羥基磷灰石陶瓷、磷酸三鈣陶瓷等。