(2) 钛材料有良好的相容性 

生物相容性是生物医用材料在体液中引起适当宿主反应和产生效用的能力。主要包括血液相容性和组织相容性以及力学相容性(无毒性，无致癌性，无热原反应，无免疫排斥反应)。钛种植体进入体液生物环境条件只发生精微反应，对身体造成危害的影响不大，也不产生代谢或排斥作用。

(3) 钛金属活性大，在自然条件表面被氧化，在表面形成一层保护薄膜二氧化钛。

这层薄膜化学稳定性好，使钛的惰性比较好，浸入体液后不但不得严重腐蚀而且还会吸附生物溶液中的蛋白质构成蛋白质膜。

(4) 易于加工成型，材料易于制造，价格适当。

虽然具备上述的良好生物特性，可是医用钛材料还存在很多重要问题。钛材料与骨结合毕竟不是化学结合。钛的弹性模量和骨的弹性模量虽然最接近可是有一定差距，医疗中还发生应力遮挡效应。钛材料的诱导骨结合和传导骨能力较差，骨折愈合要用时间比较长。钛耐磨损比较差限制了它在医学领域的应用。

1.3  羟基磷灰石(HA)和 HA 复合材料

20世纪，生物材料学领域取得了飞速发展，无机生物医用材料的研究及其应用十分活跃，其中备受关注的是羟基磷灰石(Hydroxyapatite，简称HA)活性陶瓷材料的研究和临床应用。HA属表面活性材料，它与生物体硬组织有相似的化学成分和结构。HA具有良好的生物活性和相容性，植入人体后对组织无刺激和排斥作用，能与骨形成很强的化学结合，在骨折愈合治疗中用作骨缺损的充填材料，为新骨的形成提供支架，发挥骨传导作用，是理想的硬组织替代材料。

1.3.1 HA的组成和晶体结构

HA的理论化学形式为 Ca10(PO4)6(OH)2 ，Ca/P 为1.67。HA 的晶体结构为六方晶系，属于L6PC对称型和P63/m 空间群，其结构为六角主体(见图1.1)。其中，晶格参数a=0.9432nm，c=0.6881nm。HA由六面柱体的晶胞构成，晶胞特征可用三个方向x,y,z 来表示，其中 (z,x)=(z,y)=90° 和 (x,y)=120°其横截面为六边形，平行于晶胞的(x,y)面，称为z表面；围绕柱体轴的六个侧面为矩形，分别平行于晶胞的 (y,z) 面和(x,z)面，称为x表面和y表面(x表面等同于y表面)[3] 。

   图1.1  HA 的晶系

在一个晶胞中含有10个Ca2+，6个PO43-，2个OH-；其中OH-位于晶胞的4个角上，10个Ca2+分别占据2种位置，4个Ca2+占据Ca(I)位置，即z=0和z=1/2位置各2个，该位置处于6个O组成的Ca-O八面体的中心。6个Ca2+处于Ca(Ⅱ)位置，即z=1/4和z=3/4位置各有3个，位置处于3个O组成的三配位体中心。6个PO43-四配位体分别位于z=1/4和z=3/4的平面上，这些PO43-四面体的网络使得HA结构具有较好的稳定性[4]。如图1.2显示：

 Fig 1.2 Crystal structure of HA

1.3.2 HA的物理性质

HA是一种具有代表性的生物活性陶瓷。HA的密度为3.16g/cm3，微溶于水，在水溶液中呈弱碱性(pH为7-9)，易溶于酸，难溶于碱。HA是强离子交换剂，分子中的Ca容易被Cd，Hg等有害金属离子和Sr2+，Ba2+ ，Pd2+ 等重金属离子交换。OH也常被F-，Cl-置换，并且置换速度非常快，还可以与含羟基 (COOH) 的氨基酸，蛋白质，有机酸等反应。HA的强度比较低，而且脆性大。其力学性能如表1:

表1 羟基磷灰石的力学性能[5]

性能 断裂韧性KIC

(MPam1/2) 抗弯强度

(MPa) 压强度(MPa) 伸强度(MPa)