生物材料的研究及產業化對社會和經濟的重大作用正日益受到各國政府、產業界和科技界的高度重視,已被許多國家列入高技術關鍵新材料發展計劃。美國國防部將生物材料列入新材料發展規劃中5種高技術關鍵材料之一。作為生物體部分功能或形態修復的材料稱為生物醫用材料,簡稱生物材料。生物醫用材料對于挽救生命、救治傷殘、提高人類的生活質量具有重要的意義。
生物材料中的一些醫用金屬和合金,醫用生物陶瓷就屬于粉末冶金材料。金屬及合金作為人工器官的修復和代用材料已有100多年的歷史,應用最多的是治療運動系統骨骼引起的疾病,如做人工關節、人工骨材料,還有用作牙科中的人工齒根、人工牙等其它硬組織材料,在整形外科中起著重要作用。目前所用的醫用合金主要是不銹鋼、鈷基合金以及鈦和鈦合金。其中鈦和鈦合金具有良好的生物相容性,具有與人骨接近的彈性模量,抗疲勞,耐腐蝕,因而受到特別重視。
生物陶瓷是指具有特殊生理行為的一類陶瓷材料,這種材料可用來構成人類骨骼和牙齒的某些部分,可望部分和整體地修復或替換人體的某些組織、器官,以增進其功能。所謂生物陶瓷的特殊生理行為是指生物陶瓷必須滿足下述生物學要求:要與生物肌體相容,對生物肌體組織沒有毒副作用、刺激、過敏反應,且不會使其突變、畸變和致癌等。生物陶瓷要具有一定的力學要求,不僅要有足夠的強度和剛度,不發生災難性的脆性斷裂、疲勞、蠕變和腐蝕破壞等,而且要求其彈性形變應當和被替換的組織相匹配;能和人體其它組織相互結合,有優良的組織親和性。
根據生理環境中所發生的生物化學反應,生物陶瓷可分為三種類型:一類是接近于生物惰性的生物陶瓷,如氧化鋁、氧化鋯及氧化鈦陶瓷等,主要用于人工肩關節、膝關節、肘關節、足關節以及能夠負重的骨桿和椎體人工骨;另一類是具有表面活性的生物陶瓷,如致密羥基磷灰石陶瓷、生物活性微晶玻璃等;最后一類是可降解吸收的生物陶瓷,如類石膏陶瓷、磷酸鈣陶瓷及鋁酸鈣陶瓷等