在1925年以前，植入手术中使用的材料主要是高纯金属。考虑到外科手术的时间较早，这些材料的成功应用令人惊讶。外科手术的发展始于20世纪30年代，最早使用的是钴钼铬等合金。
1969年，L. L. Hench 等人发现多种玻璃和陶瓷能与活骨键合[3][4]。 Hench在去参加材料会议的路上受此启发。那时他坐在一位刚从越南战争回来的上校旁边。上校说受伤后，士兵的身体通常会与植入体产生排异反应。Hench对此大为好奇，于是开始研究具有生物相容性的材料。最终产品是一种被他称为生物玻璃的新材料。这项工作开拓了一个名为生物陶瓷的新领域。 随着生物玻璃的发现，人们对生物陶瓷的兴趣迅速增加。
1988年4月26日，首届生物陶瓷国际研讨会在日本京都举行。[5]
陶瓷材料作为牙齿和骨骼植入物，目前被广泛应用于医疗领域。[6][7] 常见的是外科用金属陶瓷。关节假体表面通常会包覆一层生物陶瓷材料，以减少磨损和炎症反应。其他的医用生物陶瓷有起搏器、肾脏透析器和呼吸器。[8] 2010年，全球对医用陶瓷及陶瓷部件的需求约为98亿美元。未来几年的年增长率预计为6%至7%，到2015年世界市场价值将增至153亿美元，到2018年将达到185亿美元。[8]
生物陶瓷原本是为了用于体外循环系统(例如透析)或用作工程生物反应器；然而，它们最常见的用途是作为植入物。陶瓷因其物理化学性质作为生物材料有着许多应用。因其有着生物惰性、高硬度和高耐磨性的优点，它们可用作骨骼和牙齿的替换材料。一些陶瓷同时还具有极好的抗摩擦性能，这使它们可以用作受损关节的替代材料。像外观和电绝缘等特性也是某些生物医用材料的关注点。
因为一些生物陶瓷要比病人的寿命长，所以它们会掺杂氧化铝(Al2O3)，。这种材料可用作内耳骨、眼睛假体、电绝缘起搏器、导管腔和许多植入系统的原型，如心脏泵。
铝硅酸盐通常在假牙，纯物质或陶瓷-聚合物复合材料上应用。由于汞合金被认为具有毒性，一种可能的方法是用陶瓷-聚合物复合材料替代汞合金填充空洞。铝硅酸盐同样具有玻璃结构。与聚合物假牙相反，陶瓷牙的颜色保持稳定 人们认为可以用掺杂氧化钇的氧化锆来替换骨关节假体中的氧化铝。前者的主要优势在于其更高的失效强度和良好的抗疲劳性能。
玻璃碳也可以作为生物陶瓷使用，因为它既很轻又耐磨而且与血液相容性好。它主要用作心脏瓣膜置换材料。金刚石同样可以这样应用，但是要以涂层的形式。
目前，磷酸钙基陶瓷是骨科和颌面外科中首选的骨替换材料。 它们在结构与/或化学成分上与骨骼的矿物相类似。该材料通常具有多孔性，由于表面积的增加会促进细胞定居和血管重建，多孔结构为骨-植入物提供了良好的界面。此外，与骨骼相比，该材料机械强度较低，使得高孔隙率的植入物非常脆。由于陶瓷的杨氏模量通常比骨组织的杨氏模量高得多，植入物会在陶瓷-骨界面处产生机械应力。 生物陶瓷中的磷酸钙一般分为羟基磷灰石(HAP)Ca10(PO4)6(OH)2、β磷酸三钙 (β TCP):Ca3(PO4)2以及HAP和β磷酸三钙的混合物。
表1:生物陶瓷应用
| 装置 | 功能 | 生物材料 |
| 人造全髋关节、膝关节、肩关节、肘关节和腕关节 | 重建因关节炎或骨折受损的关节 | 高密度氧化铝、金属、生物玻璃涂层 |
| 骨板、骨钉、金属丝 | 修复骨折 | 生物玻璃-金属纤维复合材料、聚砜-碳纤维复合材料 |
| 髓内钉 | 对齐断骨 | 生物玻璃-金属纤维复合材料、聚砜-碳纤维复合材料 |
| 哈灵顿棒 | 矫正慢性脊柱弯曲 | 生物玻璃-金属纤维复合材料、聚砜-碳纤维复合材料 |
| 永久植入的假肢 | 替换缺失肢体 | 生物玻璃-金属纤维复合材料、聚砜-碳纤维复合材料 |
| 椎骨垫片和伸肌 | 矫正先天性畸形 | Al2O3 |
| 脊柱融合术 | 固定椎骨以保护脊髓 | 生物玻璃 |
| 牙槽骨置换术，下颌骨重建术 | 修复牙槽嵴从而改善假牙贴合能力 | 聚四氟乙烯-碳复合材料，多孔氧化铝，生物玻璃，致密磷灰石 |
| 端部牙替换植入物 | 更换患病、受损或松动的牙齿 | Al2O3，生物玻璃，致密羟基磷灰石，玻璃碳 |
| 正畸锚 | 为矫正畸形提供可施压的支柱 | 含生物玻璃涂层的氧化铝，含生物玻璃涂层的钴钼铬合金 |
表2:陶瓷生物材料的机械性能
| 材料 | 杨氏模量(GPa) | 压缩强度(MPa) | 粘合强度(GPa) | 硬度 | 密度(g/cm3) |
| 惰性Al2O3 | 380 | 4000 | 300-400 | 2000-3000 (HV) |
> 3.9 |
| 氧化锆 | 150-200 | 2000 | 200-500 | 1000-3000(HV) | ≈6.0 |
| 石墨 | 20-25 | 138 | 无 | 无 | 1.5-1.9 |
| (LTI)热解碳 | 17-28 | 900 | 270-500 | 无 |
1.7-2.2 |
| 玻璃碳 | 24-31 | 172 | 70-207 | 150-200(DPH) | 1.4-1.6 |
| 活性羟基磷灰石 | 73-117 | 600 | 120 | 350 | 3.1 |
| 生物玻璃 | ≈75 | 1000 | 50 | 无 |
2.5 |
| AW玻璃陶瓷 | 118 | 1080 | 215 | 680 | 2.8 |
| 骨骼 | 3-30 | 130-180 | 60-160 | 无 |
无 |
实际上，许多可植入陶瓷原本并非为某种生物医学用途设计。只不过根据它们的特性和良好的生物相容性，人们设法将它们应用在不同的可植入系统中。在这些陶瓷中，我们可以看到碳化硅、氮化钛和碳化钛以及氮化硼。TiN被认为可用作髋关节假体的摩擦表面材料。虽然细胞培养试验显示其具有良好的生物相容性，但对植入体分析后发现明显的磨损，这与TiN层的分层有关。碳化硅是另一种可能有着良好的生物相容性的现代陶瓷，可用于骨移植。
生物活性陶瓷除了因其传统性质得到应用之外，还因其生物活性而有着特殊用途。常见的例子是磷酸钙、氧化物和氢氧化物。其他天然材料(通常来自动物)像生物玻璃及其他复合材料的特点是无机-有机复合材料（如羟基磷灰石、氧化铝或二氧化钛）与具有生物相容性的聚合物(聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚乳酸PLLA、聚乙烯)相复合。复合材料可分为生物可吸收材料和不可吸收材料，后者是由生物不可吸收的磷酸钙和生物不可吸收的聚合物(聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯)复合而形成。这些材料在未来可能会得到更加广泛的应用，因为它们之间有着许多可能的组合，并且它们有望将生物活性与类似于骨骼的机械性能结合起来。
生物陶瓷因为有着抗腐蚀、生物相容和美观的特点，非常适合用作医疗用途。氧化锆陶瓷既有生物惰性又无细胞毒性。碳是另一种与骨骼具有相似机械性能的替换材料，同时它还具有与血液相容性好、无组织反应和无细胞毒性的特点。这三种生物惰性陶瓷均无法与骨骼结合。然而，生物惰性陶瓷的生物活性可以通过与生物活性陶瓷形成复合物来实现。生物玻璃和玻璃陶瓷既无毒性，又可与骨骼形成化学结合。微晶玻璃具有骨诱导性，而磷酸钙陶瓷也对组织无毒性且可被生物吸收。陶瓷颗粒增强为植入物材料带来了更多的选择，包括陶瓷/陶瓷、陶瓷/聚合物和陶瓷/金属复合材料。在这些复合材料中，目前发现陶瓷/聚合物复合材料会向周围组织释放有毒元素。金属面临着腐蚀相关的问题，而金属植入物上的陶瓷涂层在长时间的服役过程中会随着时间退化。陶瓷/陶瓷复合材料因其与骨矿物质的相似性而具有优势，表现在生物相容性和易于成型性上。在各种体外和体内研究中必须对生物陶瓷的生物活性加以考虑。考虑性能需求时则必须根据植入的特定部位来确定。[9]
从技术上来看，陶瓷的原材料由粉末和天然或化学合成添加剂组成，添加剂要么有利于致密化(热压、冷压或等静压)和凝固(渗流场或化学场)要么有利于加速烧结过程。根据一定的配方和成型工艺，生物陶瓷像水泥、陶瓷沉积物或者陶瓷复合材料的密度和孔隙率会有所不同。[9]
目前兴起的一种基于仿生过程的材料加工技术试图模拟自然和生物过程，并为在常温而不是通过传统或水热[·GRO 96]条件下制备生物陶瓷的提供可能性。使用这些相对较低制备温度为通过添加蛋白质和生物活性分子(生长因子、抗生素、抗肿瘤剂等)来提高无机-有机复合材料的生物性能开辟了可能性。然而，这些材料的力学性能较差，这可以通过与结合蛋白复合得到一些改善。[9]
临床使用的常见生物活性材料包括45S5生物活性玻璃、A/W生物活性玻璃陶瓷、合成致密HA和生物活性复合材料（如聚乙烯-HA混合物）。这些材料都可以与周围组织形成界面结合。[9]
高纯氧化铝生物陶瓷目前可从各大厂商处购得。英国制造商Morgan Advanced Ceramics（MAC）公司自1985年开始制造骨科器械，并迅速成为公认的髋关节假体上的陶瓷股骨头供应商。自1985年生产HIP Vitox氧化铝以来，MAC生物陶瓷在氧化铝陶瓷材料方面拥有最长的临床历史。[9] 因此，尽管一些具有磷灰石结构的缺钙磷酸盐没有表现出预期的磷酸三钙晶体结构，仍被被商业化为“磷酸三钙”。[9]
目前，许多名为HA的商业产品有各种物理结构(例如颗粒、专门为特定应用设计的块体)。HA/聚合物复合材料(HA/聚乙烯，HAPEXTM)也被商业化为耳植入物、研磨剂以及整形外科和牙科植入物的等离子喷涂涂层。[9]
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