生物惰性陶瓷的应用

1. 生物活性玻璃的临床应用

临床应用的最具代表性的生物活性玻璃是由美国人研制的组成为(wt%)Na2O 24. 5、CaO 24、SiO2 45、P2O56.0的玻璃(即生物玻璃45S5)。这种玻璃不仅对人体无害,亲和性好,而且可与自然骨骼牢固地结合在一起。其结合机理可解释如下:

生物玻璃植入人体内部,从玻璃的表面溶出Na+,生成富硅溶胶体层,在此溶胶层的自然骨一侧,骨成长细胞繁殖成为骨胶原纤维,随着Ca2+及P5+的溶出,在骨胶原纤维周围形成羟基磷灰石晶体,并结合在一起。即由活性磷灰石层同有机物质的结合,从而表现出活性玻璃与骨骼的牢固结合性能。

45S5生物玻璃

 

临床研究表明,生物活性玻璃作为人工骨材料长期埋入组织体内是稳定的。45S5生物玻璃块在动物体内长期放置,无机械损伤或界面损坏现象。

目前,正在探索可与骨骼牢固地结合,并且比骨骼的机械强度高、疲劳小的材料。其研究方向是:①通过析出磷灰石的微晶玻璃中析出其他晶体进行强化;②将磷灰石多晶体与无机纤维复合进行强化;③将含有CaO和P2O5的玻璃、微晶玻璃或磷灰石多晶体涂敷于氧化铝或不锈钢上等等。

2.羟基磷灰石陶瓷的临床应用

经动物试验结果确认,羟基磷灰石在生物体内安全,与骨组织、皮肤组织的亲和性良好,在此基础上进行了临床应用。

目前国内外已将羟基磷灰石用于人工齿根、骨缺损,脑外科手术的修补、填充等;用于制造耳听骨链和整形整容的材料。

此外,羟基磷灰石陶瓷在医学上还作为治病时植人体内的药物释放载体-人工骨核,治疗骨结核时应用。这种应用主要是将羟基磷灰石陶瓷(人工骨核)作为抗结核药-利富平载体,使装有药物的羟基磷灰石陶瓷植入结核病灶处,持续释放药物,产生局部高浓度,杀灭结核杆菌,达到控制残余感染、防止复发的目的。这种方法,由于全身的药物浓度低,可防止药物的副作用。

这种作为药物释放载体的羟基磷灰石人工骨核,要求内部有分布均匀的连通气孔。当装满粉状药物的羟基磷灰石人工骨核放入体内,由于体液对人工骨核是润湿的,在毛细管力作用下,体液可以进入核内,将粉状药物溶解。由于核内外存在药物浓度梯度,高浓度药液向低浓度处扩散,核外药液不断被吸收,核内药液则不断渗出,直至药物全部释放。

用这种方法可对胸腰结核、骶骸关节结核、股骨大粗隆结核等病例进行治疗,起到良好的疗效。

3.磷酸三钙陶瓷的生物特性及应用

磷酸三钙的组成、结构、物性等与羟基磷灰石相似,因此其生物特性如生物相容性、生物亲和性也与羟基磷灰石非常相似。在动物实验的基础上,也进行了临床应用。由于其溶解度比羟基磷灰石要大一些,也即其骨置换速度较快。因此,最初的应用是做成多孔体,用于骨缺部位的填充或用作头盖骨,植入体内后新生骨徐徐进入烧结体的孔中,最终将被自身骨所置换。即磷酸三钙具有诱发新生骨生长并能被间质细胞吞噬而逐渐从植入部位消失的性质。

但在降解过程初期,其强度较低(低于金属和非降解材料)。当完全被自身骨质所代替时,其功能优于金属和非降解材料。

最近还进行了在金属Ti、Ta上涂复TCP用作人工骨根的应用。中心部位是金属钛,外侧是TCP陶瓷和聚碳酸酯的复合材料。此外,粉末状TCP还应用于因齿周病导致的骨缺损充填材料。

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