生物工程的光芒: 生物陶瓷在医学上的妙用
一个生命垂危的心脏病患者躺在手术台上,无形灯下,医生用娴熟的手法切开了病人的胸膛,把患者已不能正常“工作”的心脏瓣膜取下,将一个精巧的“人工合成心脏瓣膜”换上去..经过一系列治疗,把病人从死亡线上抢救过来。类似的方法20多年来已使50万以上的病人摆脱了死神的魔爪。
你知道这种神奇的人工合成心脏瓣膜是用什么材料制造的吗?说出来你也许会大吃一惊,那竟然是我们每个人每天都要接触的“陶瓷”——当然,并不是普通的陶瓷。
陶瓷,可以说是人类最早运用的材料之一,在中华民族历史上,它的渊源几乎可以追溯到青铜器之前,那就仅次于石器了。近年来,现代科学技术的发展,又赋予了陶瓷新的“生命”,它不仅作为传统的生活用品,而且在工业、航空、医学等领域都大显身手。尤其是70年代以后,随着氧化铝多晶和单晶陶瓷的引入和广泛应用,开创了崭新的生物陶瓷时代,继氧化铝陶瓷后又发现了许多生物性能优良的陶瓷材料,在大量临床基础医学研究的同时,生物陶瓷的品种日渐繁多,满足着不同的临床需要。
生物陶瓷是用来达到特定的生物或生理功能的陶瓷材料。它包括:接近惰性的材料;能完全被吸收的陶瓷;可控制表面活性的陶瓷。由于生物陶瓷具有优良的生物相容性,被广泛地用于人工牙齿(根)、人工骨、人工关节、固定骨折用的器具、人工心脏瓣膜、人工眼等。
例如,基于氧化铝陶瓷优良的生物相容性、耐磨损、机械强度高等特征,已使其广泛应用于各种关节的置换,取代已失去功能的关节,达到恢复其各种功能的作用。它不仅能使许多患者的手、脚重新灵活自如,更能使一些失去听力的患者由于换上人工听小骨后部分或全部地恢复听力。
人工心脏瓣膜的工作环境十分苛刻,它要求在湍流和近滞流的区域抗凝血,要求耐10亿或更多次荷载冲击而不产生明显疲劳的磨损。
碳质生物陶瓷正好具有良好的血液相容性和生物相容性,它作为瓣膜材料与血液接触不产生凝血,耐磨损度竟可达钛同高钴铬钼耐蚀耐热合金的30倍!碳假体还被用于牙科植入,其弹性和负载性能十分适宜。
此外,生物活性陶瓷和生物降解陶瓷可作骨科和牙科的良好修补材料;电热陶瓷在医用热象仪中的应用使许多疾病的诊断变得更加快速更加可靠;声誉鹊起的各类超声波医疗仪器则是以压电陶瓷作为主要的换能器件;磁性陶瓷在“磁疗”中的作用更是妇孺皆知;尤其令人称绝的是一种敏感陶瓷,它能使医生在患者的医学参量测定中做到深入、广泛,从而为诊治提供更科学的依据..你看,古老的陶瓷和新兴的科学技术的结合能为人类创造多少“福音”!
生物陶瓷在未来的岁月中还会有更广阔的发展前景!
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