生物陶瓷概述
与生物体或生物化学有关的新型陶瓷。包括精细陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和单晶。生物陶瓷根据使用分为植入陶瓷和生物工艺学陶瓷。植入陶瓷植入生物体内，用以恢复和增强生物体机能。由于植入陶瓷直接与生物体接触，故要求其与生物体的亲和性好，不产生有毒的侵蚀、分解产物；不使生物细胞发生变异、坏死，以及引起炎症和生长肉芽等；在体内长期使用功能好，对生物体无致癌作用，本身不发生变质；易于灭菌。常用的植入陶瓷有氧化铝陶瓷和单晶氧化铝、磷酸钙系陶瓷、微晶玻璃、氧化锆烧结体等，它们在临床上用作人造牙、人造骨、人造心脏瓣膜、人造血管和其他医用人造气管穿皮接头等。生物工艺学陶瓷用于分离细菌和病毒，用作固定化酶载体，以及作为生物化学反应的催化剂，使用时不直接与生物体接触。常用的有多孔玻璃和多孔陶瓷。前者不易被细菌侵入，环境溶液中溶媒的种类、pH值和温度不易引起孔径变化，材质坚硬、强度高，多用作固定化酶载体。后者耐碱性能好，价格低，主要用作固定化酶载体，使固定化酶能长时间发挥高效催化作用。此外，控制多孔陶瓷的孔径，可用于细菌、病毒、各种核酸、氨基酸等的分离和提纯。
生物陶瓷分类
生物陶瓷作为硬组织的代用材料来说，主要分为生物惰性和生物活性两大类。
植入陶瓷 ：又称生物体陶瓷，主要有人造牙、人造骨、人造心脏瓣膜、人造血管和其他医用人造气管和穿皮接头等。使用条件 ：①与生物体的亲和性好，即植入的陶瓷被侵蚀、分解的产物无毒，不使生物细胞发生变异、坏死，不会引起炎症、生长肉芽等。②在体内有长期功能且可靠性高，即在10～20年的长期使用中，不会降低强度，不发生表面变质，对生物体无致癌作用等。③易于在短期内成形加工。④容易灭菌，陶瓷不同于金属，它具有强共价键性质，即使在生物体内苛刻的化学条件下，也具有良好的化学稳定性，排异反应迟缓，具备长期使用的机械性质。与有机高分子材料相比，生物体陶瓷耐热性好，便于进行高压灭菌。已经实用的品种有：
①氧化铝陶瓷和单晶氧化铝：氧化铝陶瓷由氧化铝粉料烧结制成，单晶氧化铝可用引上法或火焰熔融法制取。氧化铝陶瓷表面为亲水性，与生物体组织有良好的生物亲合性。目前，在临床实用中除做人造骨、人造关节外，还可制接骨用螺钉。
②磷酸钙系陶瓷：又称磷灰石质陶瓷，如羟基磷灰石【Ca10(PO4)6·(OH)2】与其他陶瓷相比，磷酸钙陶瓷更类似于人骨和天然牙的性质和结构。在生物体内,羟基磷灰石的溶解是无害的,并且依靠从体液中补充Ca2+和PO婯离子等形成新骨，可在骨骼接合界面产生分解、吸收和析出等反应，实现牢固结合。因此，各国都在积极研制，对其在生物体方面的应用寄予很大希望。 羟基磷灰石可用氯化钙和磷酸通过水溶液湿法反应、水蒸气中高温固相反应或者高温高压水蒸气下反应等方法合成。目前，已制成气孔率分别为50％和90％的多孔体，气孔率在 0.1％以下的致密烧结体以及供固化用的粉料。用于人造骨、人造关节、人造鼻软骨、穿皮接头、人造血管和人造气管等。
③其他陶瓷：生物稳定的碳具有很好的生物体亲和性，在较低温度炭化的碳水化合物制成的热解炭作为人造心脏瓣膜已有数十万实用病例。另外,CaO-P2O5-SiO2-Na2O系玻璃,以及微晶玻璃等也正在研制作为人造骨及人造牙。为了改进陶瓷的脆性，ZrO2烧结体及复合材料也正在研制作为人造骨等。
2、生物工艺学陶瓷：在生物工艺学和生物化学领域中，主要应用的有多孔玻璃和多孔陶瓷。
①多孔玻璃：利用玻璃分相现象制作的玻璃，采用适宜组成。例如含Na2O8％、B2O324％、SiO268％的玻璃，在1500℃熔制,然后在500～650℃下热处理，Na2O-B2O3相与SiO2相分离，经酸中浸析使Na2O-B2O3相溶出，即形成具有连通细孔的SiO2玻璃。根据热处理的温度和时间可改变细孔孔径。这种多孔SiO2玻璃作为固定化酶的载体有许多优点:每克玻璃的细孔表面积可高达500m2；细孔孔径可达2500Å,并且孔径集中;多孔玻璃不易被细菌侵入；溶液中溶媒的种类、pH和温度不易引起细孔径的变化；材质坚硬、强度好。
②多孔陶瓷载体：多孔陶瓷有Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2和TiO2-Al2O3的,它们的耐碱性能都很好，价格也比多孔玻璃低。主要用作固定化酶的载体,使固定化酶能长时间发挥高效催化作用。例如在食品工业中，分解蔗糖以制取葡萄糖果糖及人造蜂蜜用的转化酶，就适于以多孔陶瓷为载体。控制多孔陶瓷的细孔径，可以应用于细菌、病毒、各种核酸、氨基酸等的分离和提纯。利用细孔还可以处理生活用水。
目前国内外已将羟基磷灰石用牙槽、骨缺损、脑外科手术的修补、填充等，用于制造耳听骨链和整形整容的材料。此外，它还可以制成人工骨核治疗骨结核。
最早的生物材料的应用——镶牙
生物陶瓷材料作为生物医学材料始于 18 世纪初。1808 年初成功制成了用于镶牙的陶齿，而后在1871 年，羟基磷灰石被人工合成。1894 年，H.Dreeman报道使用熟石膏作为骨替换材料。1926 年，Bassett 用X- 射线衍射分析发现骨和牙的矿物质与羟基磷灰石的 X射线谱相似。1928 年，Leriche 和 Policard 开始研究和应用磷酸钙作为骨替换材料。1930 年，Naray-Szabo 和Mehmel 独立地应用 X-ray 衍射分析确定了氟磷灰石的结构。1963 年在生物陶瓷发展史上也是重要的一年，该年 Smith 报告发展了一种陶瓷骨替代材料。由于技术方面的限制，直到 1971 年才有羟基磷灰石被成功研制并扩大到临床应用的报道。
1974 年，Hench 在设计玻璃成分时，曾有意识地寻求一种容易降解的玻璃，当把这种玻璃材料植入生物体内作为骨骼和牙齿的替代物时，发现有些材料中的组织可以和生物体内的组分互相交换或者反应，最终形成与生物体本身相容的性质，构成新生骨骼和牙齿的一部分。这种将无机材料与生物医学相联系的开创性研究成果，很快得到了各国学者的高度重视。
中国 20 世纪 70 年代初期开始研究生物陶瓷，并用于临床。1974 年开展微晶玻璃用于人工关节的研究；1977 年氧化铝陶瓷在临床上获得应用；1979 年高纯氧化铝单晶用于临床，以后又有新型生物陶瓷材料不断出现，并应用于临床。中国上海硅酸盐研究所、华南理工大学、北京市口腔医学研究所等单位对生物陶瓷都进行了深入的研究。
生物陶瓷的应用范围也正在逐步扩大，现可应用于人工骨、人工关节、人工齿根、骨充填材料、骨置换材料、骨结合材料、还可应用于人造心脏瓣膜、人工肌腱、人工血管、人工气管，经皮引线可应用于体内医学监测等。
生物陶瓷专利技术集
１、一种具有生物听效应的新型功能材料铌酸盐压电陶瓷
２、生物陶瓷八孔中空义眼座
３、钛钢生物陶瓷涂层齿根
４、口腔正畸用的生物陶瓷托槽
５、表面活性氧化铝生物陶瓷种植体
６、远红外辐射生物陶瓷节能保健煲
７、生物医学陶瓷材料的离子束轰击接枝方法
８、生物活性陶瓷义眼台及其配制方法
９、具有片状解理晶粒结构的β－ｔｃｐ生物陶瓷粉末的制备
１０、生物玻璃羟基磷灰石陶瓷齿根
１１、生物活性玻璃陶瓷人工骨椎体
１２、生物活性倾斜功能陶瓷材料
１３、羟基磷灰石与β－磷酸三钙复相生物陶瓷的制备方法
１４、生物活性陶瓷多孔球体义眼座
１５、一种生物陶瓷健身球
１６、活性氟磷灰石生物陶瓷及制造方法
１７、一种生物陶瓷涂层材料的制备方法
１８、利用陶瓷膜的生物发酵液分离方法
１９、钙磷生物陶瓷的微波等离子体烧结方法
２０、由肼衍生物制备氮化硼陶瓷及其产物母体的方法和可用的产物母体
２１、生物活性玻璃陶瓷人工骨及其制法
２２、齿科用生物陶瓷材料
２３、生物活性多孔陶瓷材料制备方法
２４、活性复合生物陶瓷材料的制备方法
２５、常压低温烧结高性能氧化铝生物陶瓷
２６、人体刮痧板用的生物波陶瓷材料及其制备方法
２７、环保生物陶瓷及其制作工艺
２８、磷酸钙系生物陶瓷纳米粉体的制备方法
２９、一种生物陶瓷保健带
３０、纳米羟基磷灰石 氧化铝复合生物陶瓷的制备方法
３１、制备由肼衍生物的聚氢硅氮烷的方法以及所述硅氮烷作为陶瓷产品的前体的应用
３２、远红外线生物陶瓷
３３、陶瓷膜管生物反应分离系统
３４、可加工羟基磷灰石+钛硅碳生物陶瓷复合材料的制备方法
３５、复合生物陶瓷
３６、用于硬组织修复的生物活性纳米氧化钛陶瓷及其制备方法
３７、激光熔覆制备梯度生物活性陶瓷涂层的材料及涂层的制法
３８、表面沉积钙磷生物陶瓷的牙齿矫形丝及其制备方法
３９、金属表面钙磷陶瓷 壳聚糖生物活性复合膜层及其电化学共沉积制备方法
４０、白硅钙石生物陶瓷及其制备方法和用途
４１、多孔磷酸钙生物陶瓷材料及其制备方法
４２、自生长磷酸钙晶须强韧多孔生物陶瓷材料的制备方法
４３、一种远红外生物活性陶瓷产品及其工艺
４４、生物活性硅灰石陶瓷的制备方法
４５、具有生物陶瓷纤维的磁疗装置
４６、多孔硅酸钙 β－磷酸三钙复相生物陶瓷材料的制备方法
４７、生物陶瓷膜的制备方法
４８、医药用生物可分解性陶瓷
４９、可控微结构的多孔生物陶瓷、其制备方法及应用
５０、实现经皮器件生物密封的生物活性材料及其制备方法
５１、制备胶原蛋白和生物陶瓷粉末复合材料微粒的方法
５２、生物陶瓷与生物降解脂肪族聚酯复合材料的制备方法
５３、电泳共沉积—烧结法制备金属 生物玻璃陶瓷梯度涂层技术
５４、涂覆有陶瓷的医疗器械和生物研究器械及其制造方法
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