为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划陶瓷骨头材料 生物活性陶瓷材料 生物活性陶瓷包括表面活性玻璃、表面活性玻璃陶瓷和羟基磷灰石3种类型它们的共同特点是：它们与原骨相结合时，在界面处无纤维状的组织，它们的表面可与生理换进发生选择性的化学反应，所形成的界面能保护移植物而防止降解特别要指出的是它们的化学成分与动物的骨头和牙齿等硬组织相似，这类材料的组成中含有能够通过人体正常的新陈代谢途径进行置换的钙、磷等元素，或含有能与人体组织发生键合的羟基等基团它们的表面同人体组织可通过键的结合达到完全的亲和；它们之间具有良好的化学亲和性这类材料对动物体无毒、无害、无致癌作用，生物相容性极佳 1生物活性玻璃 玻璃是熔融、冷却、固化的非晶态无机物，具有良好的耐腐蚀、耐热和电学、光学性质，能够用多种成型和加工方法制成各种形状和大小的制品，亦可调整化学组成改变其性能，以适应不同的使用要求作为生物活性玻璃，主要是指含有氧化钙和五氧化二磷的磷酸盐玻璃 Hench研制的Na2O-CaO-SiO2-P2O5系生物玻璃组成及其与骨结合过程。
CaO-SiO2-P2O5系玻璃水泥硬化及羟基磷灰石的形成机理生物玻璃的活性控制 Kokubo研制的A-W生物活性玻璃陶瓷具有较高的力学强度，其与骨键合的界面结合强度均高于材料本身或者骨组织的强度 表1生物活性玻璃陶瓷的应用 2磷灰石 磷灰石是骨骼、牙本质和牙釉质等硬组织的主要成分骨的成分中约65%是羟基磷灰石，其余成分为纤维蛋白胶原研究表明，骨的纳米结构的主要基本单元是针状和柱状的磷灰石晶体，它们或定向和卷曲排列，或相互缠结，构成多种织构，不同的织构形成了骨在纳米尺寸上的功能单元，如束状结构和团聚结构适合于承受高强度，而卷曲和疏状交织结构具有很好的韧性，并有利于营养物的传递 磷灰石的结构 可将磷灰石归为一大类，磷灰石所代表的物质具有广泛的化学组成，用化学分子式可以表示为：A10(MO4)6X2，A是1价、2价、3价的阳离子，如Ca、Ba、Mg、Sr、Pb、Cd、Zn、Ni、Fe、Al、La等M是P、As、V、S、Si等；X是F、OH、Cl、O、CO3等 羟基磷灰石HA是磷灰石的一种，其分子式为Ca10(PO4)6(OH)2，Ca/P=HA晶体为六方晶系，属L6PC对称型和P63空间群，其结构为六角柱体，与c轴垂直的面是一个六边形，a、b轴夹角120°。
以莫氏硬度计测得羟基磷灰石硬度为5，介于最硬的金刚石硬度10与最软的滑骨硬度1之间，与窗玻璃大致相同 表2弯曲强度比较 表3羟基磷灰石、骨、牙的主要力学性能 羟基磷灰石是典型的生物活性陶瓷，具有良好的生物相容性，植入体内不仅安全、无毒，还能传导骨生长，即新骨可以从HA植入体与原骨结合处沿着植入体表面或内部贯通性空隙攀附生长致密羟基磷灰石植入骨内后，由成骨细胞在其表面直接分化形成骨基质，产生一个宽为3~5微米的无定形电子密度带，胶原纤维束长入此区域和细胞之间，骨盐结晶在这个无定形带中发生随着矿化成熟，无定形带缩小至~微米，羟基磷灰石植入体和骨的键合就是通过这个很窄的键接带实现的 表4用作外科生物材料的一些主要磷酸钙盐的化合物 3生物可吸收陶瓷材料——磷酸钙 作为吸收性生物陶瓷的各种钙磷酸盐，其钙与磷酸根的比值范围为(1:1)~(1:3)，主要包括α-TCP、β-TCP及羟基磷灰石和它们的混合物，它们的降解能力依次为：α-TCP>β-TCP>HA目前最常用的是磷酸钙，这种材料是磷酸三钙的一种形式 为达到骨组织缺损修复和替代的目的，性能优良的吸收性生物陶瓷应具有下列特点：植入初期有足够的机械强度，能够保持缺损骨的形态，为骨重建提供过渡性支架；其溶解作用可由正常的新陈代谢过程所控制；其在合适的时间内完成特定的功能要求；其吸收过程不会发生显著地妨碍被正常的健康组织所取代的过程。
磷酸钙Ca3(PO4)2有高温型的α相和低温型的β相两种α相的结晶系是单斜晶，β相为菱形六面体磷酸三钙陶瓷的生物学特性 β-TCP与人体骨骼无机成分相似，生物学相容性好，易生物降解、吸收、无毒副作用等性能，在近代生物医学工程学领域一直受到人们的密切关注，被视为优良的生物降解材料而对使用于人体的可降解吸收材料，人们首先关心的是它的归宿和降解产物是否有毒，以及如何人为地控制降解速度以磷酸钙陶瓷为代表的生物降解陶瓷的降解机理尚未取得一致的认识，主要有一下几种代表性的观点： KleinDeGrout人为，陶瓷从表面开始溶解、膨胀，使结构疏松，粒子被分散，使表面积迅速扩大；成纤维细胞、多核细胞、巨噬细胞聚集于陶瓷表面，吞噬陶瓷粒子，随着体液传送至体内各部分，进入体内钙库，参与循环；降解首先从骨骼腔附近开始，此处残留的陶瓷颗粒较其他植入区少；降解的陶瓷微粒会在巨噬细胞内引起血浆细胞的单核反应，对新生骨有激活能力 LeGros将降解条件综合为3种因素，物理因素，体液冲蚀、磨耗，致使陶瓷碎裂或崩解，使陶瓷粒子分散；化学因素，溶解，局部钙离子溶度过饱和产生新晶相，或出现无定形物；生物学因素，破骨细胞、吞噬细胞作用于陶瓷会降低体液PH，产生某些活性质，增加陶瓷降解速度。
中国科学院黄占杰则认为，在体内复杂的生理环境下，有两种过程可能在起 作用，陶瓷被分散为微粒或碎片，随后被细胞吞噬、转移；陶瓷溶解，析出离子，转移到组织液中，沉积称为新晶相 综上所述，生物降解和吸收过程基本上可以概括为下属机制： (1)生理化学溶解，是一种体液介导过程，其溶解速率取决于多种因素，包括周围体液成分和PH、材料的比表面大小、材料的相组成和结构、材料的结晶度和杂质种类及含量以及材料的溶度积 (2)物理解体，是体液侵入陶瓷，导致烧结不完全而残留的微孔使连接晶粒的细劲溶解，从而解体为微粒的过程 (3)生物因素的作用，主要是细胞介导过程在β-TCP可吸收生物陶瓷生物降解过程中，在其邻近的淋巴核中发现陶瓷颗粒，表明生物降解的主要是植入体解体为小的颗粒，被吞噬瞎报迁移至邻近组织并被全部或部分吞噬的过程 生物降解性能试验的研究主要集中在以下3个方面：生物降解陶瓷的生物相容性和生物活性的研究；生物降解陶瓷在体内的降解机理和代谢过程的研究；生物降解陶瓷的骨诱导性，即是否能诱导骨生长 4生物活性陶瓷涂层 自1986年荷兰人K.de.Groot和美国人J.F.Kay分别独立利用等离子喷涂技术成功地进行生物材料表面加涂羟基磷灰石涂层研究以来，羟基磷灰石生物活性陶瓷涂层的研究有了长足的进展。
我国也于1988年在该领域取得了成功，同年试用于临床它克服了羟基磷灰石生物陶瓷涂层的脆性和金属材料的生物惰性，阻止了金属离子向周围组织的释放，成为一种可承力的骨和牙等硬组织的修复材料目前羟基磷灰石陶瓷涂层主要用于人工牙根、关节骨柄、接骨板和人工骨等 日本的青木秀希等人利用等离子喷涂法在SUS316L不锈钢和金属钛上喷涂羟基磷灰石，并对涂层的性能及骨结合性能进行了研究等离子喷涂的原料选取β-TCP，在等离子焰高温作用下，β-TCP发生相变，转化为α-TCP，利用水热方法进行热处理，是α-TCP转化为HA，从而形成化学计量结晶良好的HA，有效阻止可直接利用HA颗粒为原料造成的HA相变及相组成的变化 HA分散型玻璃涂烧于金属钛合成复合体，轻工业部玻璃搪瓷工业科学研究 髋关节假体材料及界面选择 河北医科大学第三医院作者：陈百成 髋关节假体材料及界面选择经过近百年的发展，人工髋关节置换术已经成为治疗非感染性髋关节疾病终末期的最佳方法之一，具有能够缓解疼痛、改善关节功能、恢复关节的稳定和功能等优点，已经得到广大患者的认同，并迅速推广但随着初次置换数量的不断增加，每年因各种原因导致手术失败需要翻修的数量也在不断增加。
人工假体的磨损及松动问题促使关节外科医生对髋关节假体材料及界面的选择进行深入的研究 一、髋关节假体材料的应用分析 人工髋关节是受力复杂的负重关节，同时承受拉力、压力、扭转和界面剪切力以及反复疲劳、磨损的综合作用，每年要承受100万~300万次循环的体质量负荷并且由于其长期植入体内，要经受体液的腐蚀作用鉴于特殊的使用环境，假体材料要满足以下基本要求：1、生物相容性好即生物材料能被人体组织所接受、且对人体无毒、无排异反应等2、生物力学相容性好人工关节材料与骨骼的弹性模量、热膨胀性能及其强度应尽量一致，才能将应力通过人工关节材料-组织界面进行有效传递3、生物结合性能好、固定好：即要求人工关节与周围的骨组织结合良好、不发生相对移动和下沉等4、寿命长人工关节一般设计寿命为20~50年 超高分子量聚乙烯由于良好的生物相容性、低摩擦系数、费用低廉以及较好的抗磨损性能而成为制造人工关节假体的常用材料但聚 乙烯假体的最大问题是材料磨损以及产生的磨损颗粒在关节活动过程中假体表面发生形变是聚乙烯假体磨损产生微米和亚微米颗粒的核心特征之一目前国内外学者就聚乙烯使用中的磨损问题进行大量的实验研究，对聚乙烯进行表面改性，主要利用辐射交联和离子注入等表面处理技术，改变聚乙烯的表面分子结构、物理和化学特性，达到提高抗磨损性能和生物力学相容性的目的。
Martell等研究发现，体内常规聚乙烯线型磨损/年，而高交联聚乙烯则仅为/年 金属材料是制造人工关节假体的重要材料，主要有不锈钢、钴钼合金、钴铬钼合金、钛合金等现代金属材料强度高，具有抗弯曲、扭转和抗疲劳特性新一代假体采用大头、高抛光、小间隙，直径相差约100μm组合设计时其摩擦性能非常理想然而，金属的弹性模量(100~200GPa)与人体骨骼(1~30GPa)相差甚远，导致了应力遮挡效应，从而引起假体的疏松和不稳定，并且由于金属是生物惰性材料，植入人体后始终作为宿主的异体存在，容易变形和松动陶瓷材料目前已经发展到第四代，主要有氧化铝、氧化锆、羟基磷灰石以及复合陶瓷等陶瓷的离子结构可以吸引带极性的液体，使之均匀地覆盖在陶瓷的表面，有利于形成流体薄膜润滑效果，并且陶瓷材料硬度高、磨损率低、磨损颗粒小另外陶瓷可以在潮湿的条件下正常工作，克服了金属假体在体内潮湿环境下容易释放金属离子的问题加快陶瓷磨损的有关因素有垂直位臼杯、股骨颈碰撞以及股骨头分离等，这些对术者的手术技术提出了更高的要求 黑晶材料，主要成分是锆％+铌％，锆合金在空气中加热，空气中的氧弥散进入合金，将表面转换为陶瓷，氧化的表面为5μm。
试验证实，黑晶具有以下特点：①具有钴铬钼合金的强度②拥有陶瓷的光滑度及抗磨损特性③能够避免陶瓷的脆性破裂问题④可以避免金属过敏⑤翻修时，可用于破损锥部等承重试验证实，当承重达到8060磅时陶瓷头出现破碎，而黑晶头在承重高达20,000磅时，仍完好无损但需要注意的是，假体表面5μm的ZrO2涂层一旦损伤后，将会带来更大的磨损 二、髋关节假体界面的分类及选择 1、髋关节假体摩擦界面的比较与选择 影响髋关节假体寿命的因素很多，但人工关节的磨损已经成为制约假体远期效果的最主要因素其中关节摩擦副的选择至关重要金属与超高分子量聚乙烯配对的人工关节是目前最常用的组合，但聚乙烯与金属磨损颗粒导致的骨溶解是远期失败的最主要因素之一为此，学者们不断探索新的组合，包括：高交联高分子量聚乙烯的应用、金属对金属组合、陶瓷对陶瓷组合、陶瓷对聚乙烯组合等，这些新组合在体外具有优良的摩擦和润滑性能，但也存在各自缺点，且远期疗效尚待观察 金属—超高分子量聚乙烯界面，目前临床多采用钴铬钼合金和聚乙烯配对，具有低摩擦和较好的生物相容性等优点，长期的临床实践证明其具有较好的稳定性，超过15年的随访结果显示假体生存率可。