中国粉体网讯  随着人口老龄化日益加剧，人工关节需求量日趋增长，预计到2030年，国内市场将达到400亿元。人工假体的植入可以大大减轻人们的疼痛，提高骨损伤患者的生活品质。基于此，如何通过生物医学技术与材料科学的融合优化人工关节材料成为制造领域的研究热点。学者们针对人体植入材料的研究不断深化，越来越多的陶瓷材料被应用于人体植入物。

1972年，Boutin报告了由氧化铝陶瓷制作人体髋关节及其在临床上的应用等方面的内容。1977年，Shikata等研制了由氧化铝陶瓷股骨头与高分子量聚乙烯髋臼组合而成的髋关节假体。1982年，美国食品与药品管理局（FDA）正式批准采用A1₂O₃陶瓷球、臼与CoCrMo合金柄组成的人工髋关节在美国临床应用。

高纯氧化铝陶瓷的摩擦系数很低、硬度高、浸润性好，很适合用作关节摩擦面。根据美国食品药品监督管理局（FDA）的规定，只有高纯度的氧化铝才能用于医疗领域，可形成玻璃晶界相的杂质（例如二氧化硅，金属硅酸盐和碱金属氧化物）必须低于0.1wt%，因为此类杂质降解会导致出现应力集中部位，在该部位会出现裂纹。研究发现通过选择合适的烧结参数（温度，时间，加热/冷却速率）并掺杂添加剂（例如氧化镁、氧化锆和氧化铬）能够控制氧化铝晶粒尺寸和孔隙率，可以有效提高氧化铝的韧性和断裂强度。

与氧化铝陶瓷相比，氧化锆陶瓷具有更高的常温强度和断裂韧性，弹性模量较低，但硬度和耐磨性能不如氧化铝陶瓷。1985年左右，随着氧化锆股骨球头植入人体，氧化锆陶瓷开始应用于骨科领域。使用氧化锆陶瓷旨在降低氧化铝陶瓷突然失效的风险的同时，保持小直径球头和聚乙烯配合使用时达到良好的摩擦性能。

纯氧化锆不宜用作关节摩擦面材料，因为纯氧化锆不稳定，容易发生晶型转变，伴随形状和体积变化，容易出现裂纹。因此，纯氧化锆陶瓷不能用于医用材料，特别是不能用作负重关节假体。医疗上使用的主要是全四方相氧化锆陶瓷（即四方氧化锆多晶体，TZP）。通过加入适当的添加剂（如Y₂O₃、MgO、CaO、CeO₂等）与ZrO₂形成固溶体可使ZrO2的四方和立方晶型在室温下仍保持稳定或亚稳态。1988年，掺杂Y₂O₃的四方晶相氧化锆(Y-TZP)首次进行人工关节临床应用。但是在2001年批量召回氧化锆陶瓷球头事件发生后，国内外骨科头部公司实际放弃了纯氧化锆作为关节面材料的选项。

当前陶瓷-陶瓷复合材料的实例主要有氧化铝-氧化锆复合材料，而利用氧化锆与氧化铝形成的复合材料被称为氧化锆增韧的氧化铝（ZTA）或氧化铝增韧的氧化锆（ATZ），它们在人工关节材料中有着重要的地位。这两种复合材料具体取决于主要成分的含量，这些复合材料结合了氧化锆的增韧能力以及氧化铝在低温生物流体中降解的低敏感特性。

基于AI₂O₃-ZrO₂复合陶瓷材料(ZTA)，赛琅泰克公司推出了BIOLOX delta陶瓷关节假体，自产品上市以后，呈现出一家独大的全球竞争格局，赛琅泰克产品在中国市场占有率为100%，中国陶瓷关节行业完全被赛琅泰克公司“卡脖子”。因此，终结髋关节核心材料“卡脖子”难题，实现人工关节核心部件的国产化替代，具有非常重大的现实意义。

根据人工关节的要求，陶瓷材料若想作为一种符合医用生物材料要求的人工关节材料，就必须要在强度、断裂韧性、硬度、耐磨性、耐腐蚀、耐老化以及生物相容性等各方面具有优异的性能，目前已经临床使用的氧化铝、ZTA复合陶瓷材料等，虽然每种材料在某一方面存在着一些缺陷，但是总体来说，陶瓷材料具有强度高，化学稳定性好和耐蚀性强以及良好的生物相容性等优势。

2026年8月14日，中国粉体网将在陕西西安举办“2026先进生物陶瓷材料技术与产业大会暨3D打印生物陶瓷技术市场应用交流会”。安徽商德先进陶瓷股份有限公司研发总监付苒将为大家带来《陶瓷人工髋关节国产化》的主题报告。报告主要围绕人工髋关节植入体的发展、陶瓷材料的增韧/增强/增硬、人工髋关节国产化的进口替代及面临的挑战、陶瓷髋关节的市场前景、合肥瓷意医疗有限公司及其陶瓷髋关节产品SUNBIOCERAM^®Infinity。

报告人介绍

付苒，安徽商德先进陶瓷股份有限公司研发总监，在半导体设备及医疗器材有关材料和器件领域从事研发工作多年，对材料微观结构-材料制造工艺-材料性能的相互关系有深刻认识。在针对材料使役性能和效益的优化进行材料开发和选用方面，积累了大量的理论和实践经验。目前负责从基础材料开发到产品制造工程转化的管理。

资料来源：

粉体网.陶瓷人工关节的应用与探索

人工关节用氧化锆增韧高纯氧化铝基复合材料技术研发及产业化

以“惰性陶瓷为基，多元材料协同，驱动临床革新”为主题，中国粉体网将于2026年8月14日举办“2026先进生物陶瓷材料技术与产业大会”，旨在构建产学研医深度协同平台，促进创新要素精准融通与高效流动，加速前沿技术临床转化与产业化进程，助力企业实现技术迭代与市场战略突围。

大会热诚欢迎国内外相关领域的专家、学者、科研人员、企业界代表及投融资机构积极参会，同时欢迎公司、企事业单位展示技术成果，洽谈产、学、研合作。

（中国粉体网编辑整理/青黎）

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