生物陶瓷材料主要是指基于特定生物或者生理功能，可以直接用于人體或者與人體直接相關的生物、醫(yī)用以及生物化學的陶瓷材料。生物陶瓷材料具有穩(wěn)定的理化性質、良好的生物相容性、以及多種理化和生化功能，被廣泛應用于生物醫(yī)藥、硬組織修復和骨組織工程支架材料等領域。
生物陶瓷發(fā)展歷程
陶瓷作為生物醫(yī)學材料始于18世紀初。
1808年初成功制成了用于鑲牙的陶齒；
1871年，人們首次合成出羥基磷灰石 ,但是由于技術的限制，直至一個世紀以后才有羥基磷灰石生物陶瓷的成功應用報道。
1894年，H.Dreeman報道使用熟石膏作為骨替換材料；
1926年Bassett用X-射線衍射分析發(fā)現(xiàn)骨和牙的礦物質與羥基磷灰石的X射線譜相似。
1928年，Leriche和Policard開始研究和應用磷酸鈣作為骨替換材料；
1930年，Naray-Szabo和Mehmel獨立地應用X-ray衍射分析確定了氟磷灰石的結構。
1963年在生物陶瓷發(fā)展史上也是重要的一年，該年Smith報告發(fā)展了一種陶瓷骨替代材料。
1969年美國Florida大學的Hench教授發(fā)明了生物玻璃，當把這種玻璃材料植入生物體內作為骨骼和牙齒的替代物時，發(fā)現(xiàn)有些材料中的組織可以和生物體內的組分互相交換或者反應，最終形成與生物體本身相容的性質，構成新生骨骼和牙齒的一部分，這種將無機材料與生物醫(yī)學相聯(lián)系的開創(chuàng)性研究成果，很快得到了各國學者的高度重視。
1970年法國的Boutin用單一氧化鋁陶瓷澆制成人工股關節(jié)，開創(chuàng)了陶瓷用作人工骨、人工關節(jié)的先例；
1971年西德人開發(fā)了與骨、牙的無機組成相近的磷酸三鈣，動物實驗證實磷酸三鈣多孔體是優(yōu)良的骨置換材料。
1974年前后，日本的青木秀希和美國的Jarcho相繼發(fā)明了與人體骨、牙的無機組成極為相似的羥基磷灰石材料，這種材料具有與自體骨相仿的生物生容性和骨結合性，是當前世界公認的、理想的人工骨材料，已在臨床很多領域得到廣泛應用。
生物陶瓷種類
1. 生物吸收性陶瓷
2. 生物活性陶瓷
3. 生物惰性陶瓷
氮化硅生物陶瓷材料（圖源：SINTX）
3D打印生物陶瓷
3D打印生物陶瓷應用
1. 口腔醫(yī)學
主要應用于口腔內牙齒或牙冠修復體、口腔內種植體及口腔內矯正體。運用3D打印生物陶瓷材料原位打印的口腔內模型，能夠避免細菌感染，解決無法完全填充缺損區(qū)的問題，而且應用于齒類的支架，精度可以達到微米級。
3D打印ZrO2陶瓷牙
（圖源：龔家寶等，《3D打印技術在生物醫(yī)用陶瓷硬組織領域的研究進展》）
2. 組織再生
3D打印生物陶瓷技術促進組織再生，途徑分為兩種：
一是利用3D打印生物陶瓷支架收集宿主干細胞，在植入人體后，宿主干細胞分化變?yōu)槌墒旒毎?，重新填充可降解支架，最終通過沉積形式產生新的細胞外基質；
3. 骨修復
骨科生物陶瓷材料（圖源：Ceramtec）
4. 藥物緩釋載體
總結