生物活性陶瓷

生物活性陶瓷有生物活性玻璃（磷酸鈣系），羥基磷灰石陶瓷，磷酸三鈣陶瓷等幾種。

能在材料界面上誘發特殊生物反應，從而在材料和組織間形成化學鍵結合的生物陶瓷。包括：

（1）羥基磷灰石生物活性陶瓷；

（2）生物玻璃或生物活性玻璃陶瓷，其表面可通過在生理環境中發生化學反應而形成羥基磷灰石覆蓋層。

這兩類材料和組織間的鍵接都是通過其表面的羥基磷灰石層發生的。另外，可吸收生物陶瓷如磷酸三鈣等，由於在體內被逐步降解吸收並隨之成新生組織所替代，所以也被認為是生物活性陶瓷 ^[1]  。

主要用於人工骨、人工關節、人工種植牙等。現已開發出具有較好組織相容性的羥基磷灰石陶瓷、活性氧化鋁鍘玉、β-磷酸三鈣多孔陶瓷等材料，但對這類材料的生物活性表徵及生物活性的可信賴機理、應力傳遞時彈性模量的不匹配效應、生物活性界面鍵合的長期穩定性等問題仍需進一步解決 ^[2]  。

採用水熱法合成了Ca-P-Si-Na生物活性玻璃陶瓷。實驗首先將質量分數為49.6%SiO2，22.9%CaO，21.5%Na20，6.0%P2O5生料置於聚氨酯球磨罐裏混合球磨5h，然後施以5～20MPa的壓力壓制成塊，置於高壓釜內在200～250%水熱處理12～72h。樣品檢測採用體外實驗（in vitro）方法，通過把樣品在模擬體液裏浸泡不同的時間，觀察其表面反應特徵；採用XRD分析產物的晶相和FTIR轉換紅外光譜表徵其生物活性，以及採用SEM研究了材料的微觀結構。結果表明：該生物活性玻璃陶瓷的主晶相是Na2CaSi3O8；玻璃陶瓷的生物活性基於磷灰石相的存在。

磷灰石-硅灰石生物玻璃陶瓷是近年發展起來的優良骨修復支架材料,可為種子細胞提供良好的生長環境。但是細胞與載體的相互作用及變化機制尚未完全清楚。

目的：考察溶膠-凝膠法製備的磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷對穀氨酸的吸附行為，探討温度、溶液pH值、質量濃度對穀氨酸吸附量的影響。

設計、時間及地點：觀察實驗，於2008-03/09在四川大學材料科學與工程學院完成。材料:用溶膠-凝膠法制備的磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷。

方法：將片狀磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷浸泡於穀氨酸溶液中，改變穀氨酸溶液質量濃度、pH值、温度等吸附條件。主要觀察指標:測量不同條件下的穀氨酸吸附量。

結果：

①磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷初次對穀氨酸吸附時，屬於Freundlich型吸附，包括物理吸附和化學吸附。

②穀氨酸較適宜的吸附條件為pH3.4或者8，温度為37℃左右。

結論：磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷對穀氨酸的吸附受溶液pH值、温度、穀氨酸質量濃度等因素的影響，且存在一定的規律。

以氧化鋯為成核劑，採用燒結法製備了基玻璃化學組成為49.6%（質量分數，下同）SiO2，21.7%CaO，22.7%Na2O，6.1% P2O5的生物活性玻璃陶瓷材料。通過XRD、TF-XRD、SEM等測試分析對其物相及生物活性進行了研究。結果表明：在基玻璃中引入適量的氧化鋯,可獲得物相組成良好的材料，且該材料具有較高的生物活性 ^[3]  。

生物活性陶瓷包括表面活性玻璃、表面活性玻璃陶瓷和羥基磷灰石3種類型。它們的共同特點是：它們與原骨相結合時，在界面處無纖維狀的組織，它們的表面可與生理換進發生選擇性的化學反應，所形成的界面能保護移植物而防止降解。特別要指出的是它們的化學成分與動物的骨頭和牙齒等硬組織相似，這類材料的組成中含有能夠通過人體正常的新陳代謝途徑進行置換的鈣、磷等元素，或含有能與人體組織發生鍵合的羥基等基團。它們的表面同人體組織可通過鍵的結合達到完全的親和；它們之間具有良好的化學親和性。這類材料對動物體無毒、無害、無致癌作用，生物相容性極佳 ^[1]  。