人體器官和組織由于種種原因需要修復(fù)或再造時(shí),選用的材料要求生物相容性好,對肌體無免疫排異反應(yīng);血液相容性好,無溶血、凝血反應(yīng);不會引起代謝作用異,F(xiàn)象;對人體無毒,不會致癌。目前已發(fā)展起來的生物合金、生物高分子和生物陶瓷基本上能滿足這些要求。利用這些材料制造了許多人工器官,在臨床上得到廣泛的應(yīng)用。但是這類人工器官一旦植入體內(nèi),要經(jīng)受體內(nèi)復(fù)雜的生理環(huán)境的長期考驗(yàn)。例如不銹鋼在常溫下是非常穩(wěn)定的材料,但把它做成人工關(guān)節(jié)植入體內(nèi),三五年后便會出現(xiàn)腐蝕斑,并且還會有微量金屬離子析出,這是生物合金的缺點(diǎn)。有機(jī)高分子材料做成的人工器官容易老化,相比之下,生物陶瓷是惰性材料,耐腐蝕,更適合植入體內(nèi)。
氧化鋁陶瓷做成的假牙與天然齒十分接近,它還可以做人工關(guān)節(jié)用于很多部位,如膝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、指關(guān)節(jié)、 髖關(guān)節(jié)等。ZrO2陶瓷的強(qiáng)度、斷裂韌性和耐磨性比氧化鋁陶瓷好,也可用以制造牙根、骨和股關(guān)節(jié)等。羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是骨組織的主要成分,人工合成的與骨的生物相容性非常好,可用于頜骨、耳聽骨修復(fù)和人工牙種植等。目前發(fā)現(xiàn)用熔融法制得的生物玻璃,如CaO-Na2O-SiO2-P2O5,具有與骨骼鍵合的能力。生物玻璃在和骨結(jié)合時(shí),先在植入體表面形成富硅凝膠,然后轉(zhuǎn)化成磷灰石晶體,這時(shí)在結(jié)合面形成有機(jī)和無機(jī)的復(fù)合層,保持很高的結(jié)合強(qiáng)度。
陶瓷材料最大的弱點(diǎn)是性脆,韌性不足,這就嚴(yán)重影響了它作為人工人體器官的推廣應(yīng)用。陶瓷材料要在生物工程中占有地位,必須考慮解決其性脆問題。