バイオセラミック材料の概念と応用

バイオセラミックとは、特定の生物学的または生理学的機能に直接使用されるセラミック材料の一種を指します。人体や人体に関連する生物学、医学、生化学などで使用されるセラミックス素材。広義には、バイオエンジニアリングに属するすべてのセラミック材料を総称してバイオセラミックと呼びます。バイオセラミック材料の主な利点は生体適合性と骨伝導性であり、細胞や他の生体組織と良好な親和性を示すことができるため、医療分野で非常に重要な用途があります。

バイオセラミックス材料は、ステンレス材料やプラスチック材料の特性を持ち、親水性にも優れており、生体組織や細胞との親和性が良好です。従来のセラミック材料と比較すると、現在のバイオセラミックには、多結晶に限定されず、単結晶、非生物ガラス、ガラスセラミック、勾配材料、無機材料、および人間の硬組織の修復および再構築に適した複合セラミック材料も含まれる。

バイオセラミック材料は、生体不活性セラミックと生体活性セラミックに分類できます。

生体不活性セラミックは、主に化学的に安定したセラミックを指します。生物学的に不活性なセラミックス アルミナ、ジルコニア、医療用カーボン材料などの相溶性の良いセラミックス材料は、構造が比較的安定しており、分子間の結合力が強く、強度、耐摩耗性、化学的安定性が高い材料です。

1. アルミナセラミックは、体内に埋め込むと表面に非常に薄い繊維状の膜が形成され、その界面では化学反応が起こりません。主に股関節全体に使用されます。整復と修復、そして大腿骨と寛骨の接続。

2. ジルコニアセラミックは人体内で安定しており、アルミナよりも破壊靱性と耐摩耗性が高いため、インプラントのサイズを小さくし、歯根や骨の製造における低摩擦と摩耗の実現に役立ちます。 、股関節、複合セラミック人工骨、弁など。

生体活性セラミックには、表面生体活性セラミックと生体活性セラミック吸収材が含まれます。セラミック（生分解性セラミックとも呼ばれます）には、生体活性ガラス、ヒドロキシアパタイトセラミック、リン酸三カルシウムセラミックなどが含まれます。

1. バイオガラス セラミックには、通常の窓ガラスよりも多くのカルシウムとリンが含まれており、自然かつしっかりと骨と化学的に結合し、移植部位で一連の表面反応を迅速に引き起こすことができます。リン酸ベースのアパタイト層の形成に優れ、拒絶反応、炎症、組織壊死などの反応を起こすことなく体内に移植され、修復に使用される骨を迅速に形成します。耳小骨は聴覚の回復に効果があります。

2. ハイドロキシアパタイト (HA) の組成は、天然のアパタイト鉱物と類似しており、その構造も非常に似ています。骨移植における代用骨として。 HAは生体適合性が高く、体内に埋め込むと安全で無毒であるだけでなく、体内に埋め込まれた後、組織との界面で化学結合を形成することができる代表的な生体活性セラミックです。

3. リン酸三カルシウムは生体適合性に優れており、体内に移植した後、局所的な炎症反応や全身性の毒性副作用を引き起こすことなく、骨と直接統合できます。他のセラミックスと比較して、人間の骨や天然の歯の性質や構造に似ていますが、欠点は、他の材料と混合して二相または多相にするため、機械的強度が低く、強い衝撃に耐えられないことです。セラミックスは、機械的強度を向上させるための方法の 1 つです。