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生物医学材料种类数据库-医用陶瓷材料-沾

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名称	名称备注	材料种类	材料成份	材料结构	材料特性	材料类型	相组成	熔点	沸点	密度	硬度	摩擦系数	粘度	弹性模量	屈服强度	抗压强度	抗张强度	抗弯强度	切变强度	冲击强度	断后伸长率	断面收缩率	表面张力	表面自由能	熔化热	蒸发热	反应热	热膨胀系数	导电率	磁化率	表面电位	细胞毒性	全身毒性	遗传毒性	免疫毒性	刺激与致敏性	生物降解性	血液相容性	生物力学相容性	分子生物相容性	制备/加工	备注	应用	数据来源	数据整理人	数据校对人	孔隙率	比表面积	组织相容性	凝血活性	摩尔热容
可切削生物活性微晶玻璃			材料组成质量分数为：SiO₂(19%~54%),Al₂O₃(8%~15%),MgO(2%~21%),CaO(10%~34%),Na₂O(K₂O)(3%~8%),F^-(2.5%~7.0%),P₂O₅(2%~10%)		既有一定的生物活性（低于生物活性玻璃）、可与骨组织形成骨性结合界面，又具有较好的加工性能，可根据临床需要利用一般的机加工方法（如车削、打磨、钻孔、攻丝等）制成各种不同形状的部件，材料不会发生破裂。		可切削生物活性微晶玻璃的主晶相是氟金云母和氟磷灰石，前者是层状硅酸盐矿物，当受到因加工而导致的外力时，首先会引起氟金云母的001晶面发生解理、滑移或剥脱，使外力从一个晶粒传导到另一个晶粒，导致不同晶粒的001晶面连续发生解理、滑移和剥落，最终使该微晶玻璃在加工过程中只出现微小鳞片状的脱落，而不会发生材料的破裂，从而被加工成一定的形状，并可达到较高的加工精度。																																可切削生物活性微晶玻璃种植体（226mm，四棱柱性）植入兔胫骨中六个月标本的SEM图可见，如图种植体原有的抛光表面变得十分粗糙，有大量的钙磷盐沉积，种植体与周围骨组织形成牢固的骨性结合，种植体难以从骨中取出，须用手术刀强行剥离。				已用于制作人工听小骨、人工椎体、长骨骨管及下颌骨等	生物医用陶瓷材料，王迎军，华南理工大学出版社，2010年第一版，P89	李兰君	聂宇
羟基磷灰石	hydroxyapatite		化学式为Ca₍₁₀₎(PO₄)₆(OH)₆的磷酸钙盐，简称HA	属六方晶系，空间群为P63/m，晶胞参数为a=b=9.421Å，钙、磷原子比为1.67。如图。羟基磷灰石是构成骨和牙的主要无机质，也是构成几乎所有病态钙化组织，如唾液结石、尿道结石、扁桃结石、结节结石、脑钙化组织和颈椎后纵韧带矿化组织的主要无机质。	羟基磷灰石结构中，沿六方轴存在一个“隧道”，其中的离子易被其它离子所替换，因此，自然组织中的磷灰石结合有少量碳酸根、氟、镁、钠及柠檬酸根等离子。羟基磷灰石在骨基质中呈针状结晶沿胶原纤维方向分布；在骨单位中呈片状结晶，围绕哈佛氏管同心分布；在牙釉质中，羟基磷灰石结晶形成六角釉柱，按六方轴垂直于牙釉质表面密集堆砌。垂直于六方轴的羟基磷灰石晶面在水溶液中的溶解度小于平行于六方轴的晶面，前者构成了牙釉质的表面。																																				1871年羟基磷灰石就已被人工合成，目前合成羟基磷灰石的主要方法有以下几种。A．水溶液沉淀法。用于大量制造HA粉体。B．固相反应法。即高温下通过固相反应合成。C．水热法。如通过水热反应用PO^(3-)₄置换珊瑚(CaCO₃)中的CO^(2-)₃用于复制具有珊瑚多孔结构的羟基磷灰石陶瓷，制备大的HA单晶等。此外，还有制备HA薄膜的烷氧化物法、助溶剂法等。		主要用于人体硬组织（骨、牙）的修复和替换，也用于人工血管、气管等软组织及药物控释和送达载体，还是一种优良的化学吸附剂。	师昌绪、李恒德、周廉。材料科学与工程手册。化学工业出版社、材料科学与工程出版中心。2004年1月第1版。P12-41 生物材料与组织工程，熊党生，科学出版社，2010年第一版，P75 生物医用陶瓷材料，王迎军，华南理工大学出版社，2010年第一版，P27	李兰君	聂宇
羟基磷灰石生物活性陶瓷	hydroxyapatite bioactlve ceramic	HA陶瓷有多孔型和致密性	由羟基磷灰石构成的一种生物活性陶瓷。自1871年合成出羟基磷灰石后，直至1971年才成功制得羟基磷灰石生物活性陶瓷，并迅速应用于临床。							3.16 g/cm³	如图			羟基磷灰石生物活性陶瓷的强度与基相组成、晶粒度和孔隙率等密切相关，且强度随孔隙率增加呈指数下降。如图列出羟基磷灰石生物活性陶瓷的主要力学性能及与致密骨、牙本质、牙釉质的对比数据。		羟基磷灰石生物活性陶瓷的强度与基相组成、晶粒度和孔隙率等密切相关，且强度随孔隙率增加呈指数下降。如图列出羟基磷灰石生物活性陶瓷的主要力学性能及与致密骨、牙本质、牙釉质的对比数据。		羟基磷灰石生物活性陶瓷的强度与基相组成、晶粒度和孔隙率等密切相关，且强度随孔隙率增加呈指数下降。如图列出羟基磷灰石生物活性陶瓷的主要力学性能及与致密骨、牙本质、牙釉质的对比数据。														HA是构成骨和牙的主要无机质，具有优良的生物相容性。				在肌肉、韧带或皮下种植时，能与组织密合，无炎症或刺激反应，是一种典型的生物活性陶瓷	羟基磷灰石对大部分人体蛋白质具有亲和性，在水溶液和体液中能保持稳定。致密HA陶瓷在体内能保持化学稳定，多孔陶瓷则呈现一定程度的溶解。致密HA陶瓷在水溶液和体液的表面溶解率约每年1μm。		羟基磷灰石生物活性陶瓷具有良好的生物相容性，植入体内不仅安全、无毒，还能传导骨生长，即新骨可以从HA植入体与原骨结合处沿着植入体表面或内部贯通性孔隙攀附生长。植入骨内不仅能传导成骨，而且能与新骨形成骨键合。它与骨形成键合表现在：在光学显微镜水平下，新骨和HA植入体在界面上直接接触，其间无纤维组织存在；HA植入体-骨界面的结合强度等于甚至超过植入体或骨自身的强度，如果发生断裂，则断裂往往发生在陶瓷或骨的内部，而不是在界面上；HA植入体-骨界面的高分辨透射电子显微镜显示，新生骨盐晶体系从植人体中晶粒外延生长形成。HA陶瓷的主要缺点是性脆和在生理环境中抗疲劳破坏性能差，只限于用作不承力或仅承受压力的体位的修复和替换。		羟基磷灰石生物陶瓷通常利用陶瓷烧结技术制备，可制成多孔和致密的颗粒及各种形态的块状修复体。由于羟基磷灰石在空气中于1200℃以下稳定，所以在1200℃以上烧结高强度HA陶瓷必须在含水气氛中进行。高温煅烧去掉有机质的动物骨骼，也是制备多孔羟基磷灰石陶瓷的一种方法。高技术陶瓷制备技术，如溶胶-凝胶法、微波烧结法和爆炸烧结等方法，正在应用于制造HA生物陶瓷。		临床主要用于人体硬组织的修复和替换，入制作人工骨、牙种植体、骨充填材料和人工关节等，也用于心血管系统和软组织修复，如人造血管、气管、喉管支架等；羟基磷灰石陶瓷植入肌肉或韧带等软组织后被一薄层纤维结缔组织紧密包绕，作穿皮种植时，能在颈部和上皮组织密合，无炎症或感染发生。因此，羟基磷灰石生物活性陶瓷也适用于穿皮器件及软组织修复。还可用于药物缓释载体等。	师昌绪、李恒德、周廉。材料科学与工程手册。化学工业出版社、材料科学与工程出版中心。2004年1月第1版。P12-41～P12-42 生物材料与组织工程，熊党生，科学出版社，2010年第一版，P75 生物医用陶瓷材料，王迎军，华南理工大学出版社，2010年第一版，P27	李兰君	聂宇	<4%
生物活性玻璃	bioactive glass, 又称生物玻璃		主要由Na₂O-CaO-SiO₂-P₂O₅体系为基础形成。钙磷比为2~5。各成分的质量含量是SiO₂为45%～55%，Na₂O为20%～25%, CaO为20%～25%，命名为45S5生物玻璃，表示含45%的SiO₂，形成钙磷比为5的网络S。		特别设计化学组成的可诱发生物活性的玻璃。植入体内后能在界面上通过一系列离子交换和溶解-沉淀反应，在其表面形成羟基磷灰石层，从而和组织形成化学键性结合。	对45S5成分的三种结晶状态（非晶态态、部分结晶态和完全结晶态）同时进行了体内外试验研究。早期的鼠股骨植入试验表明，所有45S5生物玻璃在6周后均与皮质骨形成键合，与植入体的结晶态没有关系。体外试验证明，45S5玻璃或玻璃陶瓷表面具有明显的异相成核和生长羟基磷灰石的能力。当晶体生长达到一定厚度时，基体效应消失，结晶率与静态羟基磷灰石的沉积相当。玻璃或玻璃陶瓷基体的净效应就是加速界面处羟基磷灰石结晶的速率。																																	生物活性玻璃与骨界面之间可达到很高的键合强度，以至于在力学实验中，断裂发生在骨内一侧或材料一侧，界面处却保持完整。因此而无法测出界面结合强度的上限。这种牢固的键合与正常愈合的骨折界面强度等效。生物玻璃可以和骨形成骨键合，也可和软组织形成键合，决定于其组成，后者的组成范围处于前者范围内更狭窄的区域				生物玻璃强度低、断裂韧性差，主要用于非承力的人工骨、指骨等的制造，也可涂覆于钛合金表面，做成牙种植体，其制造工艺同于一般玻璃。	师昌绪、李恒德、周廉。材料科学与工程手册。化学工业出版社、材料科学与工程出版中心。2004年1月第1版。P12-40～P12-41	李兰君	聂宇
45S5生物活性玻璃			如图	45S5生物活性玻璃的XRD图谱具有宽广、弥散的衍射峰，显示该样品为非晶态固体材料, 如图										30-50 MPa				40-60 MPa																					生物活性玻璃与骨界面之间可达到很高的键合强度，以至于在力学实验中，断裂发生在骨内一侧或材料一侧，界面处却保持完整。因此而无法测出界面结合强度的上限。这种牢固的键合与正常愈合的骨折界面强度等效。生物玻璃可以和骨形成骨键合，也可和软组织形成键合，决定于其组成，后者的组成范围处于前者范围内更狭窄的区域					师昌绪、李恒德、周廉。材料科学与工程手册。化学工业出版社、材料科学与工程出版中心。2004年1月第1版。P12-40～P12-41 生物材料与组织工程，熊党生，科学出版社，2010年第一版，P86 生物医用陶瓷材料，王迎军，华南理工大学出版社，2010年第一版，P82	李兰君	聂宇			45S5生物活性玻璃不但具有与骨组织形成牢固化学结合（骨性结合）的特征，同时也可与软组织形成很好的结合，并可促进皮肤等软组织的再生。
生物活性玻璃陶瓷	bioactive glassceramic 又称生物活性微晶玻璃	主要有生物玻璃、偏磷酸钙玻璃陶瓷、塞拉维托(Ceravital)玻璃陶瓷、A-W玻璃陶瓷、可加工玻璃陶瓷等。	目前广泛应用的生物玻璃陶瓷的化学成分和相组成如图	其结构中通常含有一种或几种结晶相，其含量可达总体积的50～90%，晶粒一般为各向同性。	是组成中含有磷灰石微晶，或虽不合磷灰石但可与组织液发生反应在其表面生成羟基磷灰石层的玻璃陶瓷。其物理和力学性能取决于所含的主晶相和玻璃相成分的相对含量、晶粒大小及分布特点有关；生物活性则来自其组成中的磷灰石相，或通过和体液反应在表面形成羟基磷灰石层。					如图	如图			如图		如图		如图																					其物理和力学性能取决于所含的主晶相和玻璃相成分的相对含量、晶粒大小及分布特点有关，生物活性则来自其组成中的磷灰石相，或通过和体液反应在表面形成羟基磷灰石层。主要缺点是韧性较差，仅限于用作不承受复杂应力的人工骨材料。		生物活性玻璃陶瓷通过将特定组成的原料加热融熔玻璃化后，再控制晶体成核，长大而制成。		生物活性玻璃陶瓷主要用作牙种植体、人工牙冠、骨充填剂和骨替换材料等，也用于与其他材料复合制造生物医学复合材料。主要缺点是韧性较差，仅限于用作不承受复杂应力的人工骨材料。	师昌绪、李恒德、周廉。材料科学与工程手册。化学工业出版社、材料科学与工程出版中心。2004年1月第1版。P12-41	李兰君	聂宇
Ceravital生物玻璃陶瓷			如图													500 MPa		100-150 MPa																										师昌绪、李恒德、周廉。材料科学与工程手册。化学工业出版社、材料科学与工程出版中心。2004年1月第1版。P12-41 生物医用陶瓷材料，王迎军，华南理工大学出版社，2010年第一版，P93	李兰君	聂宇			经动物种植实验观察发现，Cerivital在体内首先溶解出磷灰石，然后通过巨噬细胞对材料表面玻璃相的吞噬作用，形成一层覆盖于微晶玻璃表面的基质层，然后形成骨胶原纤维和磷灰石晶体复合层，最后实现与宿主骨的化学结合。
Cerabone A-W生物玻璃陶瓷			如图							3.07 g/cm³	HV 680			118 MPa		1080 MPa		215 MPa																					动物体内植入实验表明：A-W生物活性玻璃陶瓷植入兔胫骨中8周后，材料与骨形成牢固的化学结合。对植入A-W生物活性玻璃陶的兔胫骨标本所做的分离实验表明，被分离开的骨标本的断裂发生在骨侧，而不是在材料与骨的结合界面上，说明二者的结合非常牢固。					师昌绪、李恒德、周廉。材料科学与工程手册。化学工业出版社、材料科学与工程出版中心。2004年1月第1版。P12-41 生物医用陶瓷材料，王迎军，华南理工大学出版社，2010年第一版，P92	李兰君	聂宇
Bioverit生物玻璃陶瓷			如图							2.8 g/cm³	HV 500			77-88 MPa		500 MPa		100-160 MPa																										师昌绪、李恒德、周廉。材料科学与工程手册。化学工业出版社、材料科学与工程出版中心。2004年1月第1版。P12-41	李兰君	聂宇
58S溶胶-凝胶生物活性玻璃			如图	SEM图谱可见，结构中含有大量纳米级的团粒，团粒与团粒相互连接形成一种多孔的微细结构，如图。XRD图谱显示出较宽阔、弥散的衍射峰，说明58S及77S中的水解反应形成的纳米团粒是非晶态或无定形态。如图																																								生物医用陶瓷材料，王迎军，华南理工大学出版社，2010年第一版，P97	李兰君	聂宇	显气孔率 41.5%，显孔直径100 nm	193.3 m²/g，平均孔径7 nm
77S溶胶-凝胶生物活性玻璃			如图	SEM图谱可见，结构中含有大量纳米级的团粒，团粒与团粒相互连接形成一种多孔的微细结构，如图。XRD图谱显示出较宽阔、弥散的衍射峰，说明58S及77S中的水解反应形成的纳米团粒是非晶态或无定形态。如图																																								生物医用陶瓷材料，王迎军，华南理工大学出版社，2010年第一版，P97	李兰君	聂宇	显气孔率 61.7%，显孔直径700 nm	202.5 m²/g，平均孔径3 nm

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