(1)牙科材料

我们知道，人都在儿童时期换一次牙，成年以后，牙齿就不会再生了，破损的牙齿只能用人工材料修复和替换。作为牙科材料，要求具有足够的强度，耐磨损，不变型，无毒无味，还具有理想的与牙齿一致的颜色和透明度。从用途上分，牙科材料可分为：牙托材料、牙齿材料和粘合剂材料。常用的牙科材料如下表所示。 

①牙托材料。牙托的功能是固定牙齿，同时能舒适地安放在口腔的肌肉组织上。最常用的牙托材料是聚甲基丙烯酸甲酯等高分子材料。先用石膏做成模子，灌入原料后固化成型。要求牙托材料与牙齿材料有很好的相似和亲和性，使得人工牙齿与牙托能牢固的结合，不产生松动和脱落。另外牙托与口腔软组织接触性好，二者和谐舒适。其次牙托材料符合美观要求。

②牙齿材料。牙汞齐(即银汞合金)是最早使用的牙齿材料，现在正逐渐被由无机材料和高分子材料构成的复合材料所代替。复合材料可以减少在补牙固化过程中的体积收缩，避免松动和裂缝，同时提高了耐磨性。无机材料主要是磨碎的石英或玻璃微粒。最近四川大学研制出了羟菇磷灰石直径为0.5-1.0 mm的多孔颗粒，强度特别高。这种材料的优点是，在使用中高分子材料可以扩散到孔隙中，使得复合材料结合牢固，与牙托的结合性也好。另外，牙齿的主要成分也是羟基磷灰石，这使得复合材料与牙齿组织有很好的相容性，填充牙洞后，可以很好地与周围牙组织生长在一起，在防止裂缝、松动，以及牙齿继续龋化方面，优于其他牙齿材料。

③粘合剂材料(牙水泥)。无论是假牙还是填充材料，都需要粘合剂把它们与牙托或周围牙组织牢固地粘结。牙水泥主要是磷酸锌和含有磷酸基团的甲基丙烯酸衍生物，能与牙齿材料相互浸透、缠结，并且与牙齿很好地相容共生，粘结牢固，不留空隙，能防止孔洞继续断裂和腐蚀。因为牙齿中含磷，这是选择含磷粘合剂的原因。但是，从目前的应用来看，牙水泥的粘合性还不太令人满意，牢固性和耐久性还有待提高。

④种植牙。种植牙是一项新兴的技术，现在已经发展成为一门新兴学科，即种植学。种植牙的方法是，首先切开、掀起牙龈，露出牙槽骨，然后在牙槽骨上钻孔，并旋入钛制的空心螺钉，最后缝合牙龈。半年后，螺钉与牙槽骨牢固地结合在一起。重新切开牙龈，露出螺钉，把带有螺钉的假牙旋入空心螺钉，这样，假牙与牙槽骨通过螺钉，结合地非常牢固。种植牙从外观与周围牙齿无异，所以，比普通的镶牙更美观，舒适，而且味觉也好，现在正在逐渐得到推广和普及。

牙科材料的应用和研究已经取得了很大的进展，将来的发展方向是，研究软组织粘合材料，把假牙、牙托直接粘合到口腔肌肉组织上，这样假牙将更加美观、舒适，而且，手术更简单，费用也低。

(2)骨科材料

当骨髂受损时，需要用人工材料进行修复和替代。作为骨科材料，要求具有与骨骼相似的力学性质，如强度、弹性等。所以只有金属、陶瓷和一些高效工程塑料能用来制作人工骨。其中陶瓷主要是羟基磷灰石、磷酸三钙和碳纤维，三者与骨骼成分相似，材料植入人体后能够与骨组织生长结合在一起。

人工骨植入时需要固定，机械的方法是钻孔，用钉子固定，这是比较落后的方法。理想的方法是使用高分子粘合剂，即骨水泥。骨水泥主要是聚丙烯酸系列，骨水泥与陶瓷等颗粒混合后，注入修复部位，并自动固化。固化后的人工骨通过骨水泥与相邻的骨骼和肌肉组织很好地结合在一起。骨水泥的性能越好，修复后的骨髂强度越高，而且不易裂缝和分离。在关节部位，骨水泥在人工骨末端形成柔韧的高分子中间层，不仅滑润、耐磨，而且缓冲关节之间的冲击，并有一定上下移动、转动的余地。

在后来的研究中，逐渐发展了生物降解骨水泥，它的特点是使用生物降解高分子材料，骨水泥只是短时间内起粘结固定作用。随着骨骼组织的生长，骨水泥逐渐分解消失，生长的骨组织细胞浸入陶瓷颗粒的孔隙中，使人工骨与天然骨互相融合，不再需要的骨水泥降解后不影响骨骼生长和强度。目前比较好的一种生物降解骨水泥是聚丙交酯和羟基磷灰石的复合材料，用作骨填充材料，20个星期后发现聚丙交酯完全消失，羟基磷灰石长成了骨骼。

目前更先进的一种骨科材料是诱导成骨高分子材料。科学家们从骨组织中分离出一种被称为骨形成蛋白的物质，它与骨的生长有关。在实验中把这种骨形成蛋白植入小鼠的腿部肌肉中，7天后开始形成软骨，21天后形成层状骨，并产生骨髓。这对治疗骨骼缺陷是非常有意义的。北京钢铁研究院的四泰公司在这方面取得了重大成果。他们已经进行了一些临床实验，其中一次成功地治疗了一名驼背患者。为了使患者挺直上身，需要在胸部增加骨骼，把胸部支撑起来。经过手术，先用其他材料在胸内起支撑作用，然后放入骨形成蛋白，不久就长成了所要求的一定形状的骨骼，疗效很好。在最初的研究中，使用非降解材料做成支撑物，当骨骼达到足够强度后，再经过手术取出。进一步的研究则使用生物降解型材料做支撑物，随着新骨的形成，支撑物逐渐降解，被人体吸收。在这方面熟石膏是一种理想材料。把骨形成蛋白与熟石膏制成复合物，植入体内，两个星期后形成软骨，6个星期后产生骨髓，熟石膏逐渐降解，并不干扰骨的形成。其他骨形成蛋白的复合材料正在研究之中。