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生物活性

生物活性,在材料领域里主要指能在材料与生物组织界面上诱发特殊生物、化学反应的特性,这种反应导致材料和生物组织间形成化学键合。在生物矿化过程中,主要指生物材料与活体骨产生化学键合的能力,是衡量生物材料的一个重要指标,可通过材料表面在人体模拟体液(simulated body fluid-SBF)中形成磷灰石的能力能够反应材料在体内的生物活性,此评价材料生物活性方法的应用可以减少实验所需动物数量,同时增加动物实验的可持续时间 .

该概念是在 1969 年美国人 L.Hench 在研究生物玻璃时发现并提出,进而在生物陶瓷领域引入了生物活性概念,开创了新的研究领域。经过 30 多年来的发展,生物活性的概念在生物材料领域已建立了牢固的基础,如β-磷酸三钙可吸收生物陶瓷等,在体内可被降解吸收并为新生组织代替,具有诱出特殊生物反应的作用;羟基磷灰石由于是自然骨的主要无机成分,故植入体内不仅能传导成骨,而且能与新骨形成骨键合,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。生物活材料具有的这些特殊的生物学性质,有利于人体组织的修复,是生物材料研究和发展的一个重要方向。

磷酸钙材料

磷酸钙生物活性材料主要包括磷酸钙骨水泥和磷酸钙陶瓷纤维两类。前者是一种广泛用于骨修补和固定关节的新型材料,国内研究抗压强度已达60MPa以上。后者具有一定的机械强度和生物活性,可用于无机骨水泥的补强及制备有机与无机复合型植人材料。磷酸钙纤维或晶须具有良好的生物活性和生物相容性,对人体无毒副作用,是生物陶瓷材料和有机高分子材料的理想增强材料。

羟基磷灰石

羟基磷灰石是目前研究最多的生物活性材料之一,作为最有代表性的生物活性陶瓷-羟基磷灰石[Ca10(P04)6(OH)2,简称HA] 。羟基磷灰石与脊椎动物骨和齿的主要无机成分相同,结构也非常相近,与动物体组织的相容性好,无毒副作用,界面活性优于各类医用钛合金、硅橡胶及植骨用碳素材料。可广泛应用于生物硬组织的修复和替换材料,如口腔种植、牙槽脊增高、耳小骨替换、脊椎骨替换等多个方面。另外,在HA生物陶瓷中耳通气引流管、颌面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA颗粒和抑制癌细胞用HA微晶粉方面也有广泛的应用。 羟基磷灰石受到本身脆性高、抗折强度低的限制,因此在承重材料应用方面受到了限制。目前制备多孔陶瓷和复合材料是该材料的重要发展方向,制备涂层材料也是其重要分支之一。

生物活性玻璃

生物活性玻璃是一类能对机体组织进行修复、替代与再生、具有能使组织和材料之间形成键合作用的材料。生物活性玻璃(bioactiveglass,BAG)在1969年由Hench发现,由SiO2,Na2O,CaO和P2O5等基本成分组成的硅酸盐玻璃。生物活性玻璃的降解产物能够促进生长因子的生成、促进细胞的繁衍、增强成骨细胞的基因表达和骨组织的生长。是迄今为止唯一既能够与骨组织成键结合,同时又能与软组织相连接的人工生物材料。

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