生物陶瓷專業(yè)排名院校山東生物陶瓷的分類

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生物陶瓷專業(yè)排名院校山東生物陶瓷的分類

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廣東高考省排名一萬(wàn)左右推薦上江西財(cái)經(jīng)大學(xué)、江西師范大學(xué)，推薦專業(yè)法學(xué)（當(dāng)律師），經(jīng)濟(jì)學(xué)（當(dāng)會(huì)計(jì)），藝術(shù)設(shè)計(jì)（當(dāng)設(shè)計(jì)師）。

推薦大學(xué)：

1、江西財(cái)經(jīng)大學(xué)

江西財(cái)經(jīng)大學(xué)是一所財(cái)政部、教育部、江西省人民*共建，以經(jīng)濟(jì)、管理類學(xué)科為主，法、工、文、理、藝術(shù)等學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的高等本科院校。

學(xué)校前身為1923年秋創(chuàng)辦的江西省立商業(yè)學(xué)校，1958年成立江西財(cái)經(jīng)學(xué)院，文革期間幾經(jīng)更名并遭停辦，1978年復(fù)校，1980年成為財(cái)政部部屬院校，1996年更名為江西財(cái)經(jīng)大學(xué)，2012年成為財(cái)政部、教育部、江西省人民*共建高校。

2、江西師范大學(xué)

江西師范大學(xué)是教育部、江西省人民*共建高校和中西部高?；A(chǔ)能力建設(shè)工程高校。

學(xué)校肇基于1940年創(chuàng)建的國(guó)立中正大學(xué)。中正大學(xué)于1949年更名為南昌大學(xué)，1953年全國(guó)院系調(diào)整后改為江西師范學(xué)院，1969年更名為江西井岡山大學(xué)，1972年復(fù)名為江西師范學(xué)院，1983年更名為江西師范大學(xué)。2003年，江西金融職工大學(xué)（江西銀行學(xué)校）整建制并入學(xué)校。

推薦專業(yè)：

1、法學(xué)：律師

黃金職業(yè)。律師這個(gè)詞總會(huì)讓人想起思維敏捷、風(fēng)度翩翩等詞語(yǔ)，與枯燥的公檢法從業(yè)環(huán)境相比，一直是年輕的畢業(yè)生們的理想選擇。律師也作為社會(huì)公認(rèn)的高收入階層，是身份和地位的象征。加入WTO，律師是最大的受益者之一，懂英語(yǔ)和國(guó)際法的律師職業(yè)前景十分看好。

2、經(jīng)濟(jì)學(xué)：會(huì)計(jì)

財(cái)務(wù)管理也是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)越多越值錢的職業(yè)，而企業(yè)提供的培訓(xùn)機(jī)會(huì)不同于在學(xué)校聽(tīng)老師講課，它更貼近實(shí)際工作，也更適用。

3、藝術(shù)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)師

藝術(shù)設(shè)計(jì)主要研究藝術(shù)設(shè)計(jì)和美術(shù)設(shè)計(jì)的基本理論和專業(yè)技能，了解雕刻工藝、首飾*及陶瓷工藝。具備室內(nèi)設(shè)計(jì)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)創(chuàng)意和新技術(shù)、新材料的運(yùn)用能力以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作能力，對(duì)美術(shù)有一定的要求。例如：各類工藝品的加工*；房屋室內(nèi)風(fēng)格的設(shè)計(jì)。

就業(yè)方向：室內(nèi)設(shè)計(jì)、廣告設(shè)計(jì)、平面設(shè)計(jì)；生產(chǎn)類機(jī)構(gòu)：工藝訂購(gòu)、工藝預(yù)算、生產(chǎn)管理。

生物陶瓷的分類

生物陶瓷材料可分為生物惰性陶瓷(如Al2O3，ZrO2等)和生物活性陶瓷(如致密羥基磷灰石，生物活性玻璃等)。
生物惰性陶瓷
生物惰性陶瓷主要是指化學(xué)性能穩(wěn)定、生物相溶性好的陶瓷材料。如氧化鋁、氧化鋯以及醫(yī)用碳素材料等。這類陶瓷材料的結(jié)構(gòu)都比較穩(wěn)定，分子中的鍵合力較強(qiáng)，而且都具有較高的強(qiáng)度、耐磨性及化學(xué)穩(wěn)定性。
1．氧化鋁生物陶瓷
單晶氧化鋁c 軸方向具有相當(dāng)高的抗彎強(qiáng)度，耐磨性能好，耐熱性好，可以直接與骨固定。已被用作人工骨、牙根、關(guān)節(jié)、螺栓。并且該螺栓不生銹，也不會(huì)溶解出有害離子，與金屬螺栓不同，勿需取出體外。60年代后期，廣泛用作硬組織修復(fù)。70年代至80年代中期，世界許多國(guó)家如美國(guó)、日本、瑞士等國(guó)家，都對(duì)氧化物陶瓷，特別是氧化鋁生物陶瓷進(jìn)行了廣泛的研究和應(yīng)用。由于氧化鋁陶瓷植入人體后表面生成極薄的纖維膜，界面無(wú) 化學(xué)反應(yīng) ，多用于全臀復(fù)位修復(fù)術(shù)及股骨和髖骨部連接。通過(guò)火焰熔融法*的單晶氧化鋁，強(qiáng)度很高，耐磨性好，可精細(xì)加工，制成人工牙根、骨折固定器等。多晶氧化鋁，即剛玉，強(qiáng)度大，用于*人工髖關(guān)節(jié)，人工骨，人工牙根和關(guān)節(jié)。單晶氧化鋁陶瓷的機(jī)械性能更優(yōu)于多晶氧化鋁，適用于負(fù)重大、耐磨要求高的部位，但其不足之處在于加工困難。中國(guó)陶瓷在實(shí)驗(yàn)室研究水準(zhǔn)上完全可達(dá)到ISO 標(biāo)準(zhǔn)，但用于臨床仍有一定差距，材料未達(dá)到ISO 標(biāo)準(zhǔn)。
（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對(duì)于醫(yī)用氧化鋁植入制品的要求）物理特性氧化鋁陶瓷 ISO標(biāo)準(zhǔn)
6474 氧化鋯陶瓷緊質(zhì)骨松質(zhì)骨質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% 氧化鋁>99.8 氧化鋁>99.5 氧化鋯>97 　　　　密度/(g·cm-3) >3.93 >3.90 6.05 1.6-2.1 　　平均粒徑/mm-3 3-6 <7 0.2-0.4 表面粗糙度 Ra/mm-3 0.02 　　0.008 　　　　硬度/HV 2300 >2000 1300 　　　　壓縮強(qiáng)度/MPa 4500 　　2000 100-230 2-12 抗彎強(qiáng)度/MPa 595 >400 1000 50-150 楊氏模量 /GPa 400 　　150 7-30 0.05-0.5 斷裂人性K/(MPa·m1/2) 5-6 　　15 2-12 　　氧化鋁單晶的生產(chǎn)工藝：氧化鋁單晶的生產(chǎn)工藝有提拉法、導(dǎo)模法、氣相化學(xué)沉積生長(zhǎng)法、焰熔法等。
a、提拉法
即是把原料裝入坩堝內(nèi)，將坩堝置于單晶爐內(nèi)，加熱使原料完全熔化，把裝在籽晶桿上的籽晶浸漬到熔體中與液面接觸，精密地控制和調(diào)整溫度，緩緩地向上提拉籽晶桿，并以一定的速度旋轉(zhuǎn)，使結(jié)晶過(guò)程在固液界面上連續(xù)地進(jìn)行，直到晶體生長(zhǎng)達(dá)到預(yù)定長(zhǎng)度為止。提拉籽晶桿的速度1.0-4mm/min 坩堝的轉(zhuǎn)速為10r/min，籽晶桿的轉(zhuǎn)速為25r/min
b、導(dǎo)模法
簡(jiǎn)稱EFG法。在擬定生長(zhǎng)的單晶物質(zhì)熔體中，放頂面下所擬生長(zhǎng)的晶體截面形狀相同的空心模子即導(dǎo)模，模子用材料應(yīng)能使熔體充分潤(rùn)濕，而又不發(fā)生反應(yīng)。由于毛細(xì)管的現(xiàn)象，熔體上升，到模子的頂端面形成一層薄的熔體面。將晶種浸漬到基中，便可提拉出截面與模子頂端截面形狀相同的晶體。
c、氣相化學(xué)沉積生長(zhǎng)法
將金屬的氫氧化物、鹵化物或金屬有機(jī)物蒸發(fā)成氣相，或用適當(dāng)?shù)臍怏w做載體，輸送到使其凝聚的較低溫度帶內(nèi)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，在一定的襯底上沉積形成薄膜晶體。
d、焰熔法
將原料裝在料斗內(nèi)，下降通過(guò)倒裝的氫氧焰噴嘴，將其熔化后沉積在保溫爐內(nèi)的耐火材料托柱上，形成一層熔化層，邊下降托柱邊進(jìn)行結(jié)晶。用這種方法晶體生長(zhǎng)速度快、工藝較簡(jiǎn)單，不需要昂貴的銥金坩堝和容器，因此較經(jīng)濟(jì)。
e、單晶氧化鋁臨床應(yīng)用。
它用作人工關(guān)節(jié)柄與氧化鋁多晶陶瓷相比具有比較高的機(jī)械強(qiáng)度，不易折斷。它還可以作為損傷骨的固定材料，主要用于*人工骨螺釘，比用金屬材料制成的人工骨螺釘強(qiáng)度高。可以加工成各種齒用的尺寸小、強(qiáng)度大的牙根，由于氧化鋁單晶與人體蛋白質(zhì)有良好的親合性能，結(jié)合力強(qiáng)，因此有利于牙齦粘膜與異齒材料的附著。
2．氧化鋯陶瓷
氧化鋯陶瓷(Zirconia Bioceramics)是以ZrO2為主要成分的生物惰性陶瓷，其顯著特征是具有高斷裂韌性、高斷裂強(qiáng)度和低彈性模量。氧化鋯(ZrO2)具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性(Tm=2953K)，在生理環(huán)境中呈現(xiàn)惰性，具有很好的生物相容性。純氧化鋯具有三種同素異型體，在一定條件下可以發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變(相變)。在承受外力作用時(shí)，其 t 相向 m 相轉(zhuǎn)變的過(guò)程需吸收較高的能量，使裂紋尖端應(yīng)力松弛，增加裂紋擴(kuò)散阻力而增韌，因而具有非常高的斷裂韌性。
部分穩(wěn)定的氧化鋯和氧化鋁一樣，生物相容性良好，在人體內(nèi)穩(wěn)定性高，且比氧化鋁斷裂韌性、耐磨性更高，有利減少植入物尺寸和實(shí)現(xiàn)低摩擦、磨損, 用以*牙根、骨、股關(guān)節(jié)、復(fù)合陶瓷人工骨、瓣膜等。上海的科學(xué)家還研制成功了等離子噴涂氧化鋯人工骨與關(guān)節(jié)陶瓷涂層材料，并獲得了國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)。
（用于外科植入的氧化鋁、氧化鋯陶瓷性能比較）性質(zhì) 氧化鋁氧化鋯密度(g/cm) 3.98 6.05 顆粒大小(mm) 3.6 0.2-0.4 抗彎強(qiáng)度(MPa) 595 1000 抗壓強(qiáng)度(MPa) 4200 2000 楊氏模量(GPa) 400 150 硬度(HV) 2400 1200 斷裂韌性KIC(MN/m) 5 7 氧化鋯陶瓷的制備工藝：自然界含有豐富的鋯英石(ZrSiO4)，采用化學(xué)法可以制備純氧化鋯粉體，加入助熔劑及適當(dāng)改性劑輔料后，經(jīng)成型、燒結(jié)得到氧化鋯陶瓷。
生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用：基于氧化鋯陶瓷優(yōu)良的生物相容性、良好的斷裂韌性、高斷裂強(qiáng)度和低彈性模量，適合*需承受高剪切應(yīng)力的人工關(guān)節(jié)。氧化鋯/氧化鋯對(duì)磨時(shí)，其磨損率是氧化鋁/氧化鋁對(duì)磨的磨損率的5000倍；但形成氧化/UHMWPE摩擦副時(shí)卻表現(xiàn)出良好的摩擦磨損性能。
3.碳素生物材料
自然界中碳的分布很廣，有單質(zhì)碳，但更多以化合物形式存在。單質(zhì)碳有多種同素異型體，主要有金剛石結(jié)構(gòu)、石墨結(jié)構(gòu)和無(wú)定形結(jié)構(gòu)。碳是生物惰性的材料，在人體中化學(xué)穩(wěn)定性好、無(wú)毒性、與人體組織親和性好、無(wú)排異反應(yīng)。特別需指出的是，無(wú)定形碳除具有優(yōu)良的機(jī)械性能外，可以調(diào)整組成和結(jié)構(gòu)改變其性能，滿足不同的應(yīng)用要求。無(wú)定形碳雖然不與人體組織形成化學(xué)鍵合，但允許人體軟組織長(zhǎng)入碳的空隙，形成牢固結(jié)合，碳周圍的人體軟組織可迅速再生，有人認(rèn)為無(wú)定形碳具有誘發(fā)組織生長(zhǎng)的作用。由于無(wú)定形碳獨(dú)特的表面組成和表面結(jié)構(gòu)，與血液長(zhǎng)期接觸引起的凝血作用非常小，不會(huì)誘發(fā)血栓，因而廣泛應(yīng)用作心血管材料。
在醫(yī)學(xué)中常用的無(wú)定形碳包括：低溫各向同性碳、玻璃狀碳、超低溫各向同性碳、類金剛石碳、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合碳材料。
A、低溫各向同性熱解碳(Low Temperature Isotropic Pyrolytic Carbon，LTIC)、玻璃狀碳(Glass Carbon)、超低溫各向同性碳(Ultralow Temperature Isotropic Carbon，ULTIC)均為無(wú)序晶格晶格，統(tǒng)稱為渦輪層碳。渦輪層碳(Turbostratic Carbon)的微觀結(jié)構(gòu)為無(wú)序結(jié)構(gòu)，看起來(lái)很復(fù)雜，但實(shí)際上與石墨結(jié)構(gòu)具有一定的相似性。從生物醫(yī)學(xué)材料的觀點(diǎn)出發(fā)，渦輪層碳的最大特點(diǎn)是具有優(yōu)良的細(xì)胞生物相容性和抗凝血性，以LTIC和ULTIC更為突出。
（渦輪層碳素材料的性質(zhì)）性能多晶石墨 LTI碳玻璃狀碳 ULTI碳密度 (g/cm) 1.5-1.8 1.7-2.2 1.4-1.6 1.5-2.2 粒徑 (nm) 15-250 3-5 1-4 8-15 膨脹系數(shù)(10/K) 0.5-5.0 5-6 2-6 --- 威氏硬度(DPH) 50-120 230-370 150-200 150-250 楊氏模量(GPa) 4-12 27-31 24-31 14-21 抗彎強(qiáng)度(MPa) 65-300 350-530 69-206 345-690 斷裂變形(%) 0.1-0.7 1.5-2.0 0.8-1.3 2.0-5.0 B、玻璃狀碳。玻璃狀碳是一種不可石墨化的單塊碳，具有很高的各向同性特征，原生表面及斷面有玻璃體外貌特征，但僅限于外觀，并無(wú)硅酸鹽玻璃的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。玻璃狀碳由無(wú)規(guī)則的大約5nm的晶粒組成，具有非常低的孔隙率，對(duì)液體和氣體的滲透性很低。
C、類金剛石碳。類金剛石碳(Diamond-like Carbon，DLC)中除無(wú)定型結(jié)構(gòu)的碳之外，還包含有少量的金剛石微晶、石墨微晶等，其物理性能與金剛石非常相似。由于制備類金剛石的原料為碳?xì)浠衔? ，因此在類金剛石中除碳外，還含有較多的碳－氫基團(tuán)；隨其中碳－氫基團(tuán)的種類和數(shù)量不同，類金剛石的性質(zhì)亦有較大變化。它具有高硬度（Hv (kg/mm2) 1200-1800）、高耐磨損、低摩擦系數(shù) 、高耐腐蝕、組織相容和血液相容的優(yōu)良特性。其制備工藝包括：等離子體化學(xué)氣相沉積、離子束增強(qiáng)沉積、離子鍍和 PIII－IBED等。
（醫(yī)用碳素材料的應(yīng)用）應(yīng) 用材料人工心臟瓣膜 LTI、DLC 心臟縫合環(huán)涂層 ULTI 血液通道器件 LTI / ULTI 起搏器電極多孔玻璃－ULTI 血液氧合微孔分離膜涂層 ULTI 耳通道管 LTI 牙根、牙片植入體涂層 ULTI、DLC 人工關(guān)節(jié)涂層 LTI、DLC 經(jīng)皮連接器涂層 LTI 生物活性陶瓷
生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羥基，還可做成多孔性，生物組織可長(zhǎng)入并同其表面發(fā)生牢固的鍵合；生物吸收性陶瓷的特點(diǎn)是能部分吸收或者全部吸收，在生物體內(nèi)能誘發(fā)新生骨的生長(zhǎng)。生物活性陶瓷具有骨傳導(dǎo)性，它作為一個(gè)支架，成骨在其表面進(jìn)行；它還可作為多種物質(zhì)的外殼或填充骨缺損。生物活性陶瓷有生物活性玻璃、羥基磷灰石陶瓷、磷酸三鈣陶瓷等幾種。
1．生物活性玻璃及玻璃陶瓷(Bioactive Glass & Glass-ceramics)
生物玻璃陶瓷的主要成分是CaO-Na2O-S iO2-P2O5，比普通窗玻璃含有較多鈣和磷，能與骨自然牢固地發(fā)生化學(xué)結(jié)合。它具有區(qū)別于其他生物材料的獨(dú)特屬性，能在植入部位迅速發(fā)生一系列表面反應(yīng)，最終導(dǎo)致含碳酸鹽基磷灰石層的形成。生物玻璃陶瓷的生物相容性好，材料植入體內(nèi)，無(wú)排斥、炎性及組織壞死等反應(yīng)，能與骨形成骨性結(jié)合；與骨結(jié)合強(qiáng)度大，界面結(jié)合能力好，并且成骨較快。目前此種材料已用于修復(fù)耳小骨，對(duì)恢復(fù)聽(tīng)力具有良好效果。但由于強(qiáng)度低，只能用于人體受力不大的部位。目前制備生物活性玻璃的方法主要是采用溶膠- 凝膠法制備，采用該方法制備的材料具有特殊的化學(xué)組成，納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)和微孔，因而比表面積較大，生物活性比其他生物玻璃及微晶玻璃更好。由于溶膠- 凝膠法制備的材料純度好、均勻性高、生物活性好和比表面積大等特點(diǎn)，具有更好的研究及應(yīng)用價(jià)值，特別是生物活性玻璃多孔材料在用作骨組織工程支架方面具有很好的前景。
生物活性玻璃及玻璃陶瓷最顯著的特征是植入人體后，表面狀況隨時(shí)間而動(dòng)態(tài)變化，表面形成生物活性的碳酸羥基磷灰石(HCA)層，為組織提供了鍵合界面。
A、組成：生物活性玻璃的組成主要為：SiO2、Na2O、CaO、P2O5等。生物活性玻璃陶瓷是在生物活性玻璃的基礎(chǔ)上，控制晶化得到的多晶體。與傳統(tǒng)鈉鈣硅體系玻璃相比，具有三大組成特征：SiO2含量低；Na2O、CaO含量高；CaO / P2O5比例高。
B、性質(zhì)：快速的表面反應(yīng)；無(wú)定形二維結(jié)構(gòu)使強(qiáng)度及斷裂韌性低；彈性模量(30-35MPa)低，與皮質(zhì)骨接近；可切削生物玻璃具有良好的加工性能。
C、制備工藝：生物活性玻璃的制備工藝與傳統(tǒng)的玻璃制備工藝基本相同，包括稱重、混合、熔合、熔化、均勻化、玻璃形成等。玻璃陶瓷則還需在一定的熱處理制度下控制玻璃成核與晶粒生長(zhǎng)。
D、臨床應(yīng)用：a) 45S5生物活性玻璃用于中耳小骨置換、頜骨缺損修復(fù)、牙周缺損修復(fù)、骨嵴維護(hù)植入體，不引起細(xì)胞損傷、無(wú)降解產(chǎn)物、無(wú)感染性。b) Ceravital生物活性玻璃陶瓷用于中耳外科手術(shù)，是一種低鈉、鉀的生物活性玻璃陶瓷。c) 磷灰石-硅灰石活性玻璃－－A-WGC，用作脊椎假體、胸、額骨修復(fù)以及骨缺損修復(fù)，已成功應(yīng)用于數(shù)萬(wàn)名患者。d) 可切削生物活性玻璃－MBGC]，主要用在頜面、脊椎、牙槽硬組織修復(fù)以及口腔修復(fù)，其特點(diǎn)是優(yōu)良的可加工行及骨結(jié)合性。
2.磷酸鈣生物活性陶瓷
磷酸鈣陶瓷(CPC)是生物活性陶瓷材料中的重要種類，目前研究和應(yīng)用最多的是羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)。磷酸鈣陶瓷含有CaO和P2O5兩種成份，是構(gòu)成人體硬組織的重要無(wú)機(jī)物質(zhì)，植入人體后，其表面同人體組織可通過(guò)鍵的結(jié)合，達(dá)到完全親和。其中，HA在組成和結(jié)構(gòu)上與人骨和牙齒非常相似，具有較高的力學(xué)性能，在人體生理環(huán)境中可溶解性較低；TCP與骨的結(jié)合性好，無(wú)排異反應(yīng)，在水溶液中的溶解程度遠(yuǎn)高于HA，能被體液緩慢降解、吸收，為新骨的生長(zhǎng)提供豐富的鈣、磷，促進(jìn)新骨的生長(zhǎng)。除了這二者，磷酸鈣生物陶瓷還包括可降解、吸收的鋅－鈣－磷氧化物陶瓷(ZCAP)、硫酸鋅－磷酸鈣陶瓷(ZSCAP)、磷酸鋁鈣陶瓷(ALCAP)和鐵－鈣－磷氧化物陶瓷(FECAP)等。
A、組成和物化性能概述
磷酸鈣化合物的分類通常是按照具有的Ca/P原子比(鈣磷比)進(jìn)行，磷酸鈣陶瓷是具有不同鈣磷比磷酸鈣陶瓷的總稱。
（磷酸鈣按照Ca/P進(jìn)行分類）鈣磷比分子式名稱簡(jiǎn)寫(xiě) 2.0 Ca4O(PO4)2 磷酸四鈣 TTCP 1.67 Ca10(PO4)6(OH)2 羥基磷灰石 HA <1.67 Ca10-XH2X(PO4)6(OH)2 無(wú)定形磷酸鈣 ACP 1.5 Ca3(PO4)2 磷酸三鈣 TCP 1.33 Ca8H2(PO4)6.5H2O 磷酸八鈣 OCP 1.0 CaHPO4.2H2O 二水磷酸氫鈣 DCPD 1.0 CaHPO4 磷酸氫鈣 DCP 1.0 Ca2P2O7 焦磷酸鈣 CPP 1.0 CaP2O7.2H2O 二水磷酸鈣 CPPD 0.7 Ca7(P5O16)2 磷酸七鈣 HCP 0.67 Ca4H2P6O20 磷酸二氫四鈣 TDHP 0.5 Ca(H2PO4)2.H2O 一水磷酸一鈣 MCPM 0.5 Ca(PO3)2 偏磷酸鈣 CMP 各種磷酸鈣化合物高溫下的結(jié)構(gòu)與其鈣磷比、溫度、加熱速度、氣氛等因素有關(guān)；合成工藝的不同，也將影響其熱特性(主要是其熱穩(wěn)定性)。
各種磷酸鈣化合物均具有一定的溶解性，磷酸氫鈣、磷酸三鈣和羥基磷灰石的溶度積如下：
磷酸氫鈣 pK=6.57
磷酸三鈣 pK=28.7
羥基磷灰石 pK=57.8
在水中磷酸氫鈣的溶解能力最強(qiáng)，磷酸三鈣次之，羥基磷灰石最穩(wěn)定。因此，由磷酸氫鈣及磷酸三鈣*的骨修復(fù)材料可以逐漸溶解，同時(shí)沉淀結(jié)晶為羥基磷灰石。
B、羥基磷灰石陶瓷
羥基磷灰石( hydroxyapatite，簡(jiǎn)稱HA或HAP)組成與天然磷灰石礦物相近，是脊椎動(dòng)物骨和齒的主要無(wú)機(jī)成分，結(jié)構(gòu)亦非常接近，呈片狀微晶狀態(tài)。它作為骨代替物被用于骨移植。HA 有良好的生物相容性，植入體內(nèi)不僅安全，無(wú)毒，還能傳導(dǎo)骨生長(zhǎng)。HA能使骨細(xì)胞附著在其表面, 隨著新骨的生長(zhǎng)，這個(gè)連接地帶逐漸萎縮，并且HA通過(guò)晶體外層成為骨的一部分, 新骨可以從HA 植入體與原骨結(jié)合處沿著植入體表面或內(nèi)部貫通性孔隙攀附生長(zhǎng)。HA生物活性陶瓷是典型生物活性陶瓷，植入體內(nèi)后能與組織在界面上形成化學(xué)鍵性結(jié)合。HA生物活性陶瓷和骨鍵接的機(jī)制不像生物玻璃那樣需要通過(guò)在其表面形成富硅層，進(jìn)而形成中間鍵接帶以實(shí)現(xiàn)鍵合。致密羥基磷灰石陶瓷植入骨內(nèi)后，由成骨細(xì)胞在其表面直接分化形成骨基質(zhì)，產(chǎn)生一個(gè)寬為3~ 5 μm 的無(wú)定形電子密度帶，膠原纖維束長(zhǎng)入此區(qū)域和細(xì)胞之間，骨鹽結(jié)晶在這個(gè)無(wú)定形帶中發(fā)生。隨著礦化成熟，無(wú)定形帶縮小至0.05~ 0.2μm，羥基磷灰石植入體和骨的鍵合就是通過(guò)這個(gè)很窄的鍵接帶實(shí)現(xiàn)的。
經(jīng)HA表面涂層處理的人工關(guān)節(jié)植入體內(nèi)后,周圍骨組織能很快直接沉積在羥基磷灰石表面，并與羥基磷灰石的鈣、磷離子形成化學(xué)鍵，結(jié)合緊密,中間無(wú)纖維膜。HA 生物陶瓷植入肌肉或韌帶等軟組織或被一薄層結(jié)締組織緊密包繞，無(wú)炎性細(xì)胞和微毛細(xì)管存在。作穿皮種植時(shí)，能在頸部和上皮組織密合，無(wú)炎癥和感染發(fā)生。因此，HA生物活性陶瓷也適用于穿皮器件及軟組織修復(fù)。
HA陶瓷的制備一般可從分解動(dòng)物的骨組織和人工合成獲得，后者又分濕法和固相反應(yīng)。最常用的方法是反應(yīng)共沉淀法，它是將鈣質(zhì)原料和磷酸鹽或磷酸，分別配制成合適濃度的液體，按鈣磷原子比1.67，在pH > 7的環(huán)境下，控制適當(dāng)溫度進(jìn)行反應(yīng)合成，沉淀物經(jīng)脫水干燥，高溫煅燒得淺綠色合成晶體的團(tuán)聚體，純度達(dá)99.5% 以上，其化學(xué)組成主要為：CaO，P2O5。單一的HA成形和燒結(jié)性能較差，易變形和開(kāi)裂。加入ZrO2+ Y2O3，ZnO和含鎂鹽的CPM 復(fù)合試劑等，可使具有良好生物相容性和足夠機(jī)械強(qiáng)度，且無(wú)毒。連續(xù)熱等靜壓燒結(jié)是制備理論密度的高致密HA 的有效方法。這種材料主要用作生物硬組織的修復(fù)和替換材料, 如口腔種植，牙槽脊增高，牙周袋填補(bǔ)，額面骨缺損修復(fù)，耳小骨替換等。由于機(jī)械強(qiáng)度不夠高，只限用于以上不承受大載荷部位。由于自然骨優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性，人們想到通過(guò)仿生的途徑來(lái)提高生物陶瓷修復(fù)骨修復(fù)材料的性能。Landis等人提出的骨微結(jié)構(gòu)的模型已經(jīng)廣為人們所引用，盡管其中尚有一些細(xì)節(jié)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
在磷酸鈣化合物中，研究得最多的是磷灰石，其化學(xué)通式為：M10(XO4)6Z2。M －－為二價(jià)金屬離子，XO4－－為五價(jià)陰離子，Z －－為一價(jià)陰離子。下面將詳細(xì)論述羥基磷灰石陶瓷。
羥基磷灰石陶瓷的*工藝：
a、固相反應(yīng)法
這種方法與普通陶瓷的*方法基本相同，根據(jù)配方將原料磨細(xì)混合，在高溫下進(jìn)行合成：
1000-1300℃
6CaHPO4·2H2O+4CaCO3 Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+4H2O
b、水熱反應(yīng)法
將CaHPO4與CaCO3按6：4摩爾比進(jìn)行配料，然后進(jìn)行24h濕法球磨。將球磨好的漿料倒入容器中，加入足夠的蒸餾水，在80-100℃恒溫情況下進(jìn)行攪拌，反應(yīng)完畢后，放置沉淀得到白色的羥基磷灰石沉淀物，其反應(yīng)式如下：
6CaHPO4+4CaCO3═Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+2H2O
c、沉淀反應(yīng)法
此法用Ca(NO3)2與(NH4)2HPO4進(jìn)行反應(yīng)，得到白色的羥基磷灰石沉淀。其反應(yīng)如下：
10Ca(NO3)2+6(NH4)2HPO4+8NH3·H2O+H2O=Ca10(PO4)6(OH)2+20NH4NO3+7H2O
此外，還有其它方法可制成羥基磷灰石。
羥基磷灰石陶瓷的性能應(yīng)用
合成的羥基磷灰石的結(jié)構(gòu)與生物骨組織相似，因此合成羥基磷灰石具有與生物體硬組織相同的性能。如Ca：P≈1.67，密度≈3.14，機(jī)械強(qiáng)度大于10MPa，對(duì)生物無(wú)毒，無(wú)*，生物相溶性好，不被吸收，能誘發(fā)新有的生長(zhǎng)。
國(guó)內(nèi)外已將羥基磷灰石用牙槽、骨缺損、腦外科手術(shù)的修補(bǔ)、填充等，用于*耳聽(tīng)骨鏈和整形整容的材料。此外，它還可以制成人工骨核治療骨結(jié)核。
3．磷酸三鈣
目前廣泛應(yīng)用的生物降解陶瓷β-磷酸三鈣( 簡(jiǎn)稱β-TCP)，屬三方晶系，鈣磷原子比為1.5，是磷酸鈣的一種高溫相。β-TCP的最大優(yōu)勢(shì)就是生物相容性好，植入機(jī)體后與骨直接融合，無(wú)任何局部炎性反應(yīng)及全身毒副作用。
鈣磷比在決定體內(nèi)溶解性和吸收趨勢(shì)上起著重要作用，所以和HA相比TCP更易于在體內(nèi)溶解，其溶解度約比HA 高10~ 20倍。常用的β-TCP植入體內(nèi)可逐漸降解，降解速率可因其表面構(gòu)造，結(jié)晶構(gòu)型，含孔率及植入動(dòng)物的不同而異，其強(qiáng)度常隨降解而減弱。已證實(shí)改變孔徑和材料純度能減緩降解速度，提高生物強(qiáng)度。
與其他陶瓷相比，β-TCP陶瓷更類似于人骨和天然牙的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)在生物體內(nèi)，羥基磷灰石的溶解是無(wú)害的，并且依靠從體液中補(bǔ)充鈣和磷酸根離子等形成新骨，可在骨骼接合界面產(chǎn)生分解、吸收和析出等反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)牢固結(jié)合。
β-TCP陶瓷的缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度偏低，經(jīng)不起力的沖擊。將β-TCP與其他材料混合，制成雙相或多相陶瓷，是提高其力學(xué)強(qiáng)度的方法之一。通常認(rèn)為雙相鈣磷陶瓷( biphasic calc ium phosphate，BCP)的骨傳導(dǎo)效應(yīng)優(yōu)于單一的HA 或TCP，可以結(jié)合HA的強(qiáng)度高和TCP生物降解性能好的優(yōu)點(diǎn)，而且化學(xué)成分與骨相似。Bruder等將骨髓基質(zhì)細(xì)胞( bone marrow stroma cells, BMS)接種于多孔BCP上，修復(fù)21mm 長(zhǎng)的犬股骨節(jié)段性缺損獲得成功。傅榮等發(fā)現(xiàn)， BCP上培養(yǎng)BMS能更好地表達(dá)成骨細(xì)胞特性，表明BCP更適用于骨組織工程的基質(zhì)材料。