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【摘 要】生物材料中的玻璃陶瓷因为具有良好的生物相容性与骨传导性能，在与生物组织结合的过程中表现出非常好的亲和性而具有广阔的发展前景。生物材料中的玻璃陶瓷作为代用材料用于骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科等各个方面。这篇文章介绍了生物材料中玻璃陶瓷的特性及其在医用领域的发展前景。
【关键词】生物材料 玻璃陶瓷 应用
一、生物材料
生物材料又可以叫做生物技术。它是运用生物学和工程学的原理，根据生物的材料、生物所持有的特有功能组建成具有特定性状的生物新品种，生物材料是在分子生物学、细胞生物学等基础上发展起来的，不仅仅包括基因工程、细胞工程、还有发酵工程，他们之间互相联系，其中最主要的是以基因工程为基础的。我们只有投入到生物材料的研究，才能让给我们做出更大的贡献。
二、生物材料玻璃陶瓷的分类和特点
（一）生物材料的分类。在医学中最早出现的生物材料是医用的金属材料，随着人类社会的进步，生物材料的不断发展，现在生物材料的应用越来越广泛。其中生物材料主要包括医用金属材料、医用高分子材料和医用生物玻璃陶瓷这三方面。特别对于生物玻璃陶瓷，由于生物玻璃陶瓷具有良好的生物相容性和很好的力学性能而受到人们的喜爱。而且它的光泽与人类骨骼的有很高的相似度，所以不易发生脏化的现象，十分适合于填补人体的空洞，填补缺失的牙冠和遮盖的牙面等。
（二）生物玻璃陶瓷的分类和特点。生物玻璃陶瓷现在可以主要分为三类：惰性玻璃陶瓷、可降解陶瓷、生物活性陶瓷。在这三类的应用中惰性玻璃陶瓷这种材料在植入到人体后不容易引起周围组织和全身明显的化学和生物反应。一般来说它具有良好的力学性能，持久的的抗腐蚀性和耐磨性。但是由于它的弹性模量较骨非常高，所以他的生物力学的相容性差，而且容易出现脆性断裂。
第二种是生物可降解陶瓷，这种玻璃陶瓷在植入人体的组织后不引起任何不良的组织反应，能够很好地被新生的组织所取代。但是该种生物材料的玻璃陶瓷强度低而且比较脆，因此在使用的时候不适合用于支撑比较重的部位，因为这些比较重的部位的弯曲力、扭转应力传递到植入体以后会导致植入体的断裂。第三种是生物活性陶瓷，这种生物材料在植入到体内后会与周围的组织发生生物和化学反应，从而能够很好地使得植入体与组织间形成生物的结合。这种生物材料的陶瓷玻璃不仅对人体无害，而且与骨组织的亲和性好，还能与周围的骨组织牢固结合。
三、生物玻璃陶瓷应用方面的优点
（一）生物玻璃陶瓷的独特属性。生物玻璃陶瓷要比普通窗玻璃含有较多的钙和磷，正是基于此能与骨自然牢固地发生化学的结合，而且它具有独特的属性，能在植入的部位迅速而且稳定的发生一系列的表面反应，导致含碳酸盐基磷灰石层的最终形成。此外，生物玻璃陶瓷的生物相容性很好，这些材料在植入体后，不会发生较多的不良反应。
（二）生物材料玻璃陶瓷最合适的运用部位。在人体发生无排斥的炎性及组织坏死等反应并能与骨形成骨性的结合，而且骨结合的强度大，界面结合能力非常好，并且相对来说成骨快。因此目前这种生物材料的玻璃陶瓷适合用于耳小骨的修复，同时对恢复听力也具有良好得效果，但是由于这种生物材料的玻璃强度低，所以只能用于对人体来说受力不大的部位。不管怎么样生物活性玻璃的多孔材料在用作骨组织工程支架方面具有很好的发展前景。
四、生物玻璃材料在应用中的改进
我们都知道生物玻璃陶瓷在生物医用领域具有极大的优越性，但是，它在力学性能方面还存在一定不足，尤其是陶瓷本身的脆性较大，疲劳强度和断裂韧性较低，鉴于这种情况不能应用于复杂的应力承载的环境中。所以为了获得能够更加满足要求的生物玻璃陶瓷材料，我们必须开发增加韧性和强度的方法，使得更适合人类的使用和发展。当前增韧增强的方法主要有粒子增韧、纤维增韧、层状复合增韧、生物性玻璃陶瓷涂层等。
（一）粒子增韧。玻璃陶瓷的粒子增韧是利用生物玻璃陶瓷和其它颗粒的复合方法来提高强度，这种方法应用最广，因为其工艺的过程比较简单。我们通常通过在玻璃陶瓷中添加纳米颗粒来提高材料的强度和韧性。
（二）纤维增韧。纤维增强增韧陶瓷复合材料是在陶瓷材料中添加纤维类材料来提高强度，其增韧机理主要是因模量的不同引起载荷的转移、微裂纹的增韧、裂纹的偏转、纤维的脱粘和纤维的拔出等情况。在轴向的应力作用下，纤维增强陶瓷基体复合材料的断裂包括基体的开裂、基体的裂纹逐渐向纤维和基体间的界面不断扩散、纤维脱粘、纤维的断裂和纤维的拔出等复杂的过程。
（三）层状复合增韧。玻璃陶瓷的层状复合增韧主要是从自然界中的珍珠类材料获得的启示。因为珍珠类的材料钙所占的比重大，所以鉴于此可以克服陶瓷材料的脆性，采用层状的结构，然后加入延性材料，从而制得层状复合材料。
（四）生物活性玻璃陶瓷的涂层增韧。这种增韧方法是把生物的活性材料涂覆在金属基体上，这样得到的复合材料不仅仅具有基体金属的强度和韧性，而且又具有生物活性材料优良的生物活性和生物相容性，这种生物材料的玻璃陶瓷在植入到人体后，可以在短期内与人体的组织形成良好的生物结合。这种增韧方式的金属基体主要包括不锈钢、钛合金等等。
五、结束语
生物材料玻璃陶瓷应用的广阔前景是我们不断进行研究的动力，随着科技的不断发展，我们的医学水平亟待提高，而且我们要向着更加人性化，符合人类的人体方向不断发展，让更加适应人的水平，以人性化为准则，发展更新的生物玻璃陶瓷。
参考文献：
[1]张亚乎，高家诚，王勇.人工关节材料的研究与展望[J].世界莽}技研究与发展，2000、
[2]师昌绪.《材料大词典》[M].化学工业出版社，1994
[3]赫建原，邓先模.复合生物材料的研究进展[J].高分子通报：2002
[4]蒋淑文，齐民.生物医用多孔金属材料的研究进展[J]材料科学与工程，2002
[5]张国军，岳雪梅，金宗哲.颗粒增韧陶瓷裂纹扩展微观过程.硅酸盐学报，1995
[6]单小宏，生物玻璃陶瓷复合材料的研究[D].中南大学，2004
作者简介：
谢林（1984年2月） 女 汉（山东曹县人），2009年毕业于华南理工大学材料学专业，现供职于国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，硕士学位，研究方向：生物医用材料。
【关键词】生物材料 玻璃陶瓷 应用
一、生物材料
生物材料又可以叫做生物技术。它是运用生物学和工程学的原理，根据生物的材料、生物所持有的特有功能组建成具有特定性状的生物新品种，生物材料是在分子生物学、细胞生物学等基础上发展起来的，不仅仅包括基因工程、细胞工程、还有发酵工程，他们之间互相联系，其中最主要的是以基因工程为基础的。我们只有投入到生物材料的研究，才能让给我们做出更大的贡献。
二、生物材料玻璃陶瓷的分类和特点
（一）生物材料的分类。在医学中最早出现的生物材料是医用的金属材料，随着人类社会的进步，生物材料的不断发展，现在生物材料的应用越来越广泛。其中生物材料主要包括医用金属材料、医用高分子材料和医用生物玻璃陶瓷这三方面。特别对于生物玻璃陶瓷，由于生物玻璃陶瓷具有良好的生物相容性和很好的力学性能而受到人们的喜爱。而且它的光泽与人类骨骼的有很高的相似度，所以不易发生脏化的现象，十分适合于填补人体的空洞，填补缺失的牙冠和遮盖的牙面等。
（二）生物玻璃陶瓷的分类和特点。生物玻璃陶瓷现在可以主要分为三类：惰性玻璃陶瓷、可降解陶瓷、生物活性陶瓷。在这三类的应用中惰性玻璃陶瓷这种材料在植入到人体后不容易引起周围组织和全身明显的化学和生物反应。一般来说它具有良好的力学性能，持久的的抗腐蚀性和耐磨性。但是由于它的弹性模量较骨非常高，所以他的生物力学的相容性差，而且容易出现脆性断裂。
第二种是生物可降解陶瓷，这种玻璃陶瓷在植入人体的组织后不引起任何不良的组织反应，能够很好地被新生的组织所取代。但是该种生物材料的玻璃陶瓷强度低而且比较脆，因此在使用的时候不适合用于支撑比较重的部位，因为这些比较重的部位的弯曲力、扭转应力传递到植入体以后会导致植入体的断裂。第三种是生物活性陶瓷，这种生物材料在植入到体内后会与周围的组织发生生物和化学反应，从而能够很好地使得植入体与组织间形成生物的结合。这种生物材料的陶瓷玻璃不仅对人体无害，而且与骨组织的亲和性好，还能与周围的骨组织牢固结合。
三、生物玻璃陶瓷应用方面的优点
（一）生物玻璃陶瓷的独特属性。生物玻璃陶瓷要比普通窗玻璃含有较多的钙和磷，正是基于此能与骨自然牢固地发生化学的结合，而且它具有独特的属性，能在植入的部位迅速而且稳定的发生一系列的表面反应，导致含碳酸盐基磷灰石层的最终形成。此外，生物玻璃陶瓷的生物相容性很好，这些材料在植入体后，不会发生较多的不良反应。
（二）生物材料玻璃陶瓷最合适的运用部位。在人体发生无排斥的炎性及组织坏死等反应并能与骨形成骨性的结合，而且骨结合的强度大，界面结合能力非常好，并且相对来说成骨快。因此目前这种生物材料的玻璃陶瓷适合用于耳小骨的修复，同时对恢复听力也具有良好得效果，但是由于这种生物材料的玻璃强度低，所以只能用于对人体来说受力不大的部位。不管怎么样生物活性玻璃的多孔材料在用作骨组织工程支架方面具有很好的发展前景。
四、生物玻璃材料在应用中的改进
我们都知道生物玻璃陶瓷在生物医用领域具有极大的优越性，但是，它在力学性能方面还存在一定不足，尤其是陶瓷本身的脆性较大，疲劳强度和断裂韧性较低，鉴于这种情况不能应用于复杂的应力承载的环境中。所以为了获得能够更加满足要求的生物玻璃陶瓷材料，我们必须开发增加韧性和强度的方法，使得更适合人类的使用和发展。当前增韧增强的方法主要有粒子增韧、纤维增韧、层状复合增韧、生物性玻璃陶瓷涂层等。
（一）粒子增韧。玻璃陶瓷的粒子增韧是利用生物玻璃陶瓷和其它颗粒的复合方法来提高强度，这种方法应用最广，因为其工艺的过程比较简单。我们通常通过在玻璃陶瓷中添加纳米颗粒来提高材料的强度和韧性。
（二）纤维增韧。纤维增强增韧陶瓷复合材料是在陶瓷材料中添加纤维类材料来提高强度，其增韧机理主要是因模量的不同引起载荷的转移、微裂纹的增韧、裂纹的偏转、纤维的脱粘和纤维的拔出等情况。在轴向的应力作用下，纤维增强陶瓷基体复合材料的断裂包括基体的开裂、基体的裂纹逐渐向纤维和基体间的界面不断扩散、纤维脱粘、纤维的断裂和纤维的拔出等复杂的过程。
（三）层状复合增韧。玻璃陶瓷的层状复合增韧主要是从自然界中的珍珠类材料获得的启示。因为珍珠类的材料钙所占的比重大，所以鉴于此可以克服陶瓷材料的脆性，采用层状的结构，然后加入延性材料，从而制得层状复合材料。
（四）生物活性玻璃陶瓷的涂层增韧。这种增韧方法是把生物的活性材料涂覆在金属基体上，这样得到的复合材料不仅仅具有基体金属的强度和韧性，而且又具有生物活性材料优良的生物活性和生物相容性，这种生物材料的玻璃陶瓷在植入到人体后，可以在短期内与人体的组织形成良好的生物结合。这种增韧方式的金属基体主要包括不锈钢、钛合金等等。
五、结束语
生物材料玻璃陶瓷应用的广阔前景是我们不断进行研究的动力，随着科技的不断发展，我们的医学水平亟待提高，而且我们要向着更加人性化，符合人类的人体方向不断发展，让更加适应人的水平，以人性化为准则，发展更新的生物玻璃陶瓷。
参考文献：
[1]张亚乎，高家诚，王勇.人工关节材料的研究与展望[J].世界莽}技研究与发展，2000、
[2]师昌绪.《材料大词典》[M].化学工业出版社，1994
[3]赫建原，邓先模.复合生物材料的研究进展[J].高分子通报：2002
[4]蒋淑文，齐民.生物医用多孔金属材料的研究进展[J]材料科学与工程，2002
[5]张国军，岳雪梅，金宗哲.颗粒增韧陶瓷裂纹扩展微观过程.硅酸盐学报，1995
[6]单小宏，生物玻璃陶瓷复合材料的研究[D].中南大学，2004
作者简介：
谢林（1984年2月） 女 汉（山东曹县人），2009年毕业于华南理工大学材料学专业，现供职于国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，硕士学位，研究方向：生物医用材料。