??仿生材料或生物材料與工業材料的最大區別是在生理環境下使用。移植在生物體內的仿生材料,除了能達到補鈣的目的以外,對周圍組織和血液不應該有不良的影響,即應具有生物相容性。另外,植入人體的仿生材料,應有足夠的力學性能,不能發生脆性破裂、疲勞斷裂及腐蝕破壞等,即應具有力學相容性。
仿生材料的性能
??相容性
??通常,仿生材料植入人體后,都是在非常嚴重的腐蝕環境中使用。例如,牙科材料是在與口腔內粘膜、唾液、硬組織牙齒以及大氣接觸狀態下使用。而整形外科材料,則與軟硬組織(如筋、骨骼、肌腱)等接觸,并處在血液、間質液、淋巴液、關節潤滑液等液體浸蝕狀態下使用。因此,仿生材料應具備的生物學條件是:一是無毒無過敏反應,具有化學穩定性;二是具有良好的耐腐蝕性;三是沒有致癌性和抗原性;四是不會引起血液凝固和溶血;五是不會引起異常的新陳代謝;六是不會在生物體內變質,產生吸附物和沉淀物。
??力學性能
??仿生材料的最終使用形式是制成人體內可接受的器官或器件。因此仿生材料必須與人體結構(包括器官)的力學性能相容。為此,仿生材料應具備以下力學性能:一是有一定的靜載強度(包括抗拉、壓縮、彎曲和剪切強度);二是有適當的彈性模量和硬度;三是具有耐疲勞和耐磨性;四是具有良好的潤滑性。其中,解決摩擦磨損是人工關節材料的關鍵。
生物陶瓷
??生物陶瓷的種類很多,從外觀和形狀上看可以是粉末、涂層和塊體。從物相結構看可以是單晶、多晶、玻璃或復合材料,它們在修復人體器官時所發揮的功能也不盡相同。
??生物陶瓷類型及物相的選擇取決于臨床應用對其性質和功能的要求。如粉末狀的可用于骨缺損的填充,涂層可改善種植體與組織間的界面物性。藍寶石單晶因為強度高曾用做牙根種植,而A/W玻璃陶瓷因其可以與骨鍵合且具有較高的強度,可以用于脊椎骨替換。惰性陶瓷材料主要是氧化鋁合生物碳。其中,氧化鋁髖關節早在上世紀七十年代就已經用于臨床。今年來氧化鋯增韌的氧化物陶瓷由于其高強度而逐漸受到重視。
??以磷酸鹽為基的生物活性陶瓷是目前生物陶瓷研究中最活躍的領域。