CN1723006A - 具有特制性能的化学结合生物材料单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种由无机水泥组成的化学结合生物材料单元，其表现出在硬化和长期使用时最小的尺寸改变、改进的机械性能和增加的透明度。用于描述微结构的算法被表示为(I)，其中，λ是平均尺寸为d的填充物颗粒之间的距离，V_F是未反应水泥和所添加填充物的体积含量，其中，λ＝10μm。本发明还涉及用于制备根据本发明的化学结合生物材料单元的设备。

Description

具有特制性能的化学结合生物材料单元

技术领域

本发明涉及用于生物材料优选用于齿科或整形外科材料的体系，包括含水的水合液体和粉末材料，大体上组成为无机水泥体系(cementsystem)，该粉末材料具有在被水合液体饱和之后形成特制微结构的能力，结果是材料硬化和长期使用时很高的尺寸稳定性，高强度和优化的光学性能和改进的微孔隙率。本发明还分别涉及该粉末材料和该水合液体，以及生产该材料的过程和制备方法。

现有技术和问题

本发明涉及水合水泥体系类型的结合剂体系，具体涉及水泥基体系，其包括化学结合陶瓷(所谓的CBC-材料，来自英文表达“ChemicallyBonded Ceramics”)，其选自铝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐及其组合，以钙作为主要阳离子。本发明是为用于齿科应用、整形外科应用的生物材料而特别开发的，所述用于齿科应用的生物材料优选是牙齿填充材料或齿根填充材料，对于所述整形外科应用，骨水泥和填充物以及植入材料包括涂层和用于药物输送的载体材料，优选地作为组份或者是小粒，但是也可以被用作用于电子、微机械等内的工业应用的填充物。

对于将与人体相互作用的材料，例如作为植入物的填充材料来说，使材料尽可能地具有生物活性或生物相容性是有优势的。牙齿填充材料和植入物所需的其它性能是：在腔体中具有简单适用性的良好处理能力，允许良好可成型性的模制性能，对于填充操作足够快、且提供治疗后即刻可用性的硬化/凝固性能，高硬度和强度，抗腐蚀性，填充材料与生物壁之间的良好结合，尺寸稳定性，不透射线性，良好的长期性能以及良好的美学性(尤其是对于牙齿填充材料来说)。为了提供达到这些所需性能中至少多数性能的材料，已经根据例如SE463,493、SE 502,987、WO 00/21489、WO 01/76534和WO 01/76535中给出的内容研发了材料。

本发明具体地涉及在保持良好机械、光学和生物化学性能的同时得到尺寸稳定性(避免收缩或膨胀)的领域，其目的是提供在硬化和长时间使用时具有零膨胀的材料，即，材料在凝固或长时间使用时不改变其外部形状或者其外部几何形状仅有微小改变。

发明内容

本发明的目的在于提供具有复合性能特性的生物材料，其中，核心在于实现零膨胀和机械性能，从而提供由水泥基体系组成的粉末材料，其具有被与粉末材料反应的液体饱和后发生水合并化学反应成化学结合材料的能力，该材料在硬化以及继续的水合、硬化和成熟以及长时间使用即在几年期间使用时显示出最小的尺寸改变。零膨胀是指具有最小线性改变的材料，或者表示为由施加在周围体积上的压力或张力定义的膨胀压力或张力，比如＜5MPa，＜2MPa，更优选＜1MPa。膨胀压力或张力有利地通过光弹性方法(Ernst等Am J Dent 2000；13：69-72)测量。

零膨胀——现象及其控制

膨胀或收缩区内的尺寸稳定性一般由如下的不同因素控制：

1.颗粒尺寸

2.结合剂添加剂

3.致密度

4.惰性材料的含量

这些在前面介绍中提到的更早的专利和专利申请中以及在博士论文(LKraft，Calcium aluminate based cement as dental restorativematerials，Uppsala Universitet，13 Dec 2002)中有描述。

对于钙-铝酸盐-水合物(CAH)、钙-磷酸盐-水合物(CPH)和钙-硅酸盐-水合物(CSH)型的化学结合陶瓷来说，硬化机制是粉末原材料通过与水反应的溶解，形成离子并沉积/结晶。这样的结果是，如果化学结合陶瓷存在于完全或部分闭合的体积中，那么在体积壁上就可能发生沉积，这意味着紧密的结合时不需要膨胀。这在下面的实施例实例2中示出。因此，尽管得到紧密的结合，在生物组织中也没有应力出现。在牙齿的情况下，这意味着可以防止二次龋齿。期望在不会由压力机械地影响周围壁的情况下填充整个体积。在有机械影响时，周围体积可能塑性变形或者可能断裂，这取决于膨胀力的大小。

基于由所包含的相建立起来的平均值，通过保持决定最大偏差微结构场的算法，就可以实现零膨胀。零膨胀被表示为由施加在周围体积上的压力或张力限定的膨胀压力或张力，比如＜5MPa，＜2MPa，甚至更优选＜1MPa。这通过最小的尺寸改变获得。

机械性能

强度受材料中为线性弹性(脆性)的存在最多的缺陷控制。微结构中的最大偏差控制拉伸强度(σ)，其由断裂力学基本表达式σ＝1/Y×K_IC/c^1/2描述，其中c是最大缺陷，K_IC是断裂韧度，Y是常数。孔的数量减少以及孔尺寸减小都会间接地使得强度增加，还使得硬度和弹性模量更高。根据本发明，在控制尺寸稳定性的同时，这些所述性能也被控制。

微孔隙率性能

通过根据本发明控制微结构，实现了对孔隙率的影响，根据上述内容一般来讲这将对改进机械性能有贡献。另一个影响是可以对微孔隙率进行特定地控制——程度以及尺寸。微孔隙率将由内部化学收缩引起。孔尺寸取决于总体微结构，即可以形成多大的水合物，而这反过来取决于所使用的基体体系，即，相的形成有多快，以及形成哪些相。因此，存在的相之间的平均距离是决定性的。补偿水合相——例如磷灰石相或其它生物活性相——可以由添加到水合液体中的物质或离子形成。这些相的形成导致基体体系的水合相的扩张受到限制，从而使得所形成微孔的大小也受到限制。对于总孔隙率的90％，这些孔的大小在0.5μm以下，并且可以被控制到10到100nm的水平。控制孔隙率在水泥基体系尤其是钙-铝酸盐体系的使用中、在用于药物输送体系的载体材料应用中是非常重要的。材料中的扩散是通过孔体系中的液相发生的。扩散由孔体系控制，对于根据本发明的材料来说，其特征在于1)开放式孔隙率，尽管总孔隙率小于10％，更优选小于5％，最优选小于2％。孔的主要部分都以尺寸小于0.5μm、最优选小于100nm(介观结构)的微孔存在。材料可以作为小组份或者作为预压制的小粒存在。

透明度性能

根据上面的对膨胀向零值的控制、对机械性能和孔隙率的控制的部分所给出的，根据本发明控制微结构中所含相的尺寸的重要性已经很显然。这对于具有光学性能例如透明度的材料尤其相关——通过控制最终产品的微结构，通过将孔减小到在0.4μm到0.8μm的可见光波长范围内。孔隙率可以被控制到以最大尺寸为0.4μm的孔存在。所含相的尺寸也被保持在0.4μm以下或者约1μm以上。

化学结合材料的微结构的一般描述

微结构组成如下：

·结合剂——形成水合物的材料

·未反应的结合剂

·填充物颗粒

·孔(内部孔和与化学收缩相关的微孔)

原材料是粉末状的原材料和水，粉末状的原材料有利地为压制小粒的形式，最初的水具有少量的加速剂添加剂或者用于控制稠度和控制所形成水合相的试剂。

微结构对膨胀的影响的描述

化学结合材料的膨胀取决于在有限的区域中形成的水合物(反应产物)。一般地，在相关的水泥体系中水合时将发生收缩，即所谓的化学收缩取决于形成水合物时发生的摩尔体积减少，其在未受限的情况下将导致收缩。限制区可能是不均匀的分布或者原材料，形成凹坑，导致刚性结构的已经形成的微结构。即，如果在正被溶解的水泥颗粒附近有将被水合物填充的孔，那么主体将不会膨胀。当孔隙率被水合物填充(主体将变得更加刚性)时，对继续的尺寸改变的驱动力将减小，这也是事实。细小的微结构(初始粉末的高比表面积)将因此使膨胀减小。结果，原材料更高的致密度将降低膨胀，在溶解期间，但是在材料被认为足够多水合物的沉积物已经固化之前对材料本身的压力也会有这一效果。在实际溶解期间(初始固化)的压制力将产生与正被消除或减小的化学收缩相应的体积。材料的致密度将又被增加。

膨胀由用于形成细小的晶体状均匀微结构的先决条件控制。下面是很重要的：水合相的尺寸和分布，未反应水泥相的尺寸，惰性相(填充物颗粒)的尺寸，所包含相的含量，孔的尺寸和含量，所包含的所有相的总体分布，初始致密度(更高的致密度将给出更细小的微结构，w/c比)，初始化学收缩的程度。

上述因素决定最终的微结构。膨胀程度可以在描述所包含相之间平均距离的算法中进行估计，见图1和等式1。其越小，单个偏差因素对膨胀的影响就越小。因此，尺寸稳定性、强度、光学性能由微结构中最大的可能偏差决定。见图1。

微结构中可能的区域尺寸可以由下式描述：

$\mathrm{\λ}=\frac{d*(1-V_F)}{\left(V_F\right)}---\left(1\right)$

其中，λ是平均尺寸为d的填充物颗粒之间的距离，V_F是未反应相和所添加惰性相的体积含量。因此，等式1描述了最大孔尺寸和所形成水合物的尺寸。等式1的数学偏差在Underwood，E.Quantitativestereology，Addison-Wesley(1970)中有描述。

小的λ将产生低的膨胀。因此，这可以通过小的填充物颗粒尺寸(在讨论水合体时，未反应水泥在该上下文中也被认为是填充物)以及低含量的水合物控制。因此要注意，颗粒尺寸是在水泥部分溶解之后得到的尺寸。低含量的水合物是通过低的水与水泥比实现的。对于实际产品来说，未水合材料加上所添加的惰性填充物颗粒的含量不应该高于50％的体积比。适当地，未水合材料加上所添加的惰性填充物颗粒的体积含量被保持在5％到45％、更优选15％到35％的范围内。

所添加的惰性填充物颗粒应该具有小于5μm、更优选小于2μm的平均颗粒尺寸。它们可以由例如玻璃颗粒、磷灰石、水镁石和/或勃姆石组成。

在实施例实例1中，距离被描述为水合体中未水合材料含量的函数。为了实现低的膨胀，应该的是λ＝10μm，优选λ＝8μm，更优选λ＝4μm，最优选λ＝2μm。在更低的填充物含量下，更容易实现高的λ值。在λ＞10的值，不仅膨胀将变得更高，而且同时会在强度以及在得到高的透明度和/或不透射线性方面出现问题。

λ指水合物的最大尺寸。还可以的情况是，距离λ由不同尺寸的多个水合物颗粒建立。有利的是，使用水合液体中的离子，其原位形成补偿水合物或相，将主体系即钙-铝酸盐体系的所形成水合物分开。此外，通过具有高含量Ca的钙-铝酸盐的反应先形成的水合物，以及通过具有高含量Al的钙-铝酸盐后形成的水合物，水合过程对不同水合物和不同尺寸水合物的混合有贡献。参见如下。水合物还可以以无定型的或部分无定型的组合物的形式存在。水合物的实例如下：katoite，水铝石，磷灰石，其它钙-铝酸盐的水合物，硅酸钙水合物等。通过上述机制，从尺寸角度看，对于微结构的偏差，水合物将变得几乎不重要，这意味着上述等式1中的尺寸与填充物颗粒相关，而与水合物不相关。

所有存在的相的钙-铝酸盐都可以用作原材料，即，具有不同相对含量的纯CaO、(CaO)₃Al₂O₃、(CaO)₁₂(Al₂O₃)₇、CaOAl₂O₃、(CaO)(Al₂O₃)₂、(CaO)(Al₂O₃)₆和纯Al₂O₃。所包含相的含量可以在很宽的范围内改变。主相是CaOAl₂O₃和(CaO)(Al₂O₃)₂。最优选的相是CaOAl₂O₃。基于Ca的铝酸盐的总含量计算，(CaO)₃Al₂O₃、(CaO)₁₂(Al₂O₃)₇和(CaO)(Al₂O₃)₆中每一个的含量低于10％的体积比。

水合体的体积平均颗粒尺寸(d)可以描述如下：

$d=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_i{d}_i---\left(2\right)$

对于αi，总有

$\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_i=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{V_i}{V_F}=1---\left(3\right)$

其中，i对应于水合材料中未水合相的数量。αi是相i占未水合相所占的总体积的部分，即0＜αi＜1，并且所有αi的和是1。αi与等式1中相i占据的体积(V_F)分数有关。di(体积平均颗粒大小)应该优选地小于10μm，更优选小于5μm，更优选小于3μm，特别优选小于1μm，最优选小于0.5μm。每一个相的d99应该小于20μm，合适地小于10μm(基于体积的颗粒大小)也是事实。

对于基于水合钙铝酸盐的材料，d被描述为：

d＝α_C3Ad_C3A+α_C12A7d_C12A7+α_CAd_CA+α_CA2d_CA2+α_CA6d_CA6+α_Cd_C+α_Ad_A+α_fillerd_filler

其中，C＝CaO，A＝Al₂O₃，术语filler将所添加的惰性相(玻璃颗粒、氧化物、最初添加的磷灰石等)汇总在一起。

水合物的体积分数由添加到粉末混合物中的水的量相对于可以反应的相的量，以及在固化之前对粉末-水混合物的压力控制，因此，它将取决于致密度而改变。

优选的是，在已经将水合液体添加到原材料中之后，在初始反应期间，优选地在5分钟内，更优选在2分钟内，最优选在1分钟内，对材料施加机械压力。

膨胀补偿剂是有效的，例如根据在前面介绍中所提专利的微-硅石和OPC，但是在小于0.2％的膨胀下这些试剂将会同样地明显无作用。在该区域中，膨胀/尺寸稳定性由本申请中给出的算法控制。

根据本发明的另一方面，水泥基体系包括化学结合陶瓷，其在由铝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐及其组合组成的组中，优选地具有由Ca、Sr和Ba组成的组中的阳离子。水泥还可以包括一种或多种膨胀补偿添加剂，适于使陶瓷材料具有尺寸稳定的长期属性，如在WO00/21489中描述的。

根据本发明的另一个实施例，粉末材料，优选地为包括可选的添加剂的小粒的形式，或可能的根据上述的小粒以及非预压制的粉末材料，可以和与结合剂相反应的液体混合，之后所得到的悬浮体被直接注λ到将被填充的腔中。适当地，液体包括水——除了可选的与粉末材料中的成份一起的有机形成相之外——以及加速剂、分散剂和/或超塑性剂，以得到悬浮体的适当稠度。加速剂加快水合反应，并且优选地由碱金属盐组成。最优选的，使用锂盐，例如氯化锂、氟化锂或碳酸锂。超塑剂优选地由木素磺酸盐和/或柠檬酸盐，EDTA和/或含羟基羧基的化合物，PEG或具有含PEG单元的物质组成。同样，在其中悬浮体被排出和压缩的实施例中，加速剂、分散剂和/或超塑剂当然可以使用，同样在材料被压制成生坯的实施例中，在该情况下，当将生产陶瓷材料时使生坯吸收液体。在初始水合反应之前，所使用的水合液体占材料总体积的体积分数在0.25到0.55的范围内，还可以含有原位形成磷灰石或分离主体系中所形成水合物的某种其它相的离子或离子形成物质。

水合的时间方面对于膨胀的大小非常重要。除了通过存在的那些Ca的铝酸盐(参见上文)之外，这还由加速剂组合物及其含量控制。在初始阶段，水合材料存在于塑性、可模制阶段，为具有低弹性模量的糊状。这使得任何可能的尺寸改变都不会导致高压力，而是会由于形状的内部改变而发生松弛。这可能尤其因为与化学收缩一起最初发生的溶解和开始沉积。内部化学收缩由于前面提到的摩尔体积减小而发生。该塑性时间所允许的时间段通过加速剂的帮助来控制。根据上述的塑性形变的时间段针对应用来控制，对于牙科和整形外科应用小于30分钟，优选小于20分钟，最优选小于10分钟。该时间段与加速剂的含量相关，对于LiCl来说对应于在30到150ppm范围内的Li含量。

本发明还涉及用于生产粉末材料的化学结合陶瓷材料的体系，其结合剂相基本上由基于钙的水泥体系组成，该体系具有原位形成磷灰石的能力。具有原位形成磷灰石的能力，意味着体系包括形成例如磷灰石，羟基磷灰石或氟-磷灰石(分别为Ca₅(PO₄)₃OH和Ca₅(PO₄)₃F)所必需的成份，并且可选地包括一些其它生物有利相，并且该体系允许这种相在水合反应期间和/或之后形成。原位形成的磷灰石将主体系的钙-铝酸盐分开。特别优选的是，水泥体系的主要结合剂相由铝酸钙(钙-铝酸盐)组成，因为：

1.钙-铝酸盐将给磷灰石提供碱性的局部环境，这使得该相稳定(不分解，防止形成斑和乳酸)。

2.钙-铝酸盐过量存在，并且在材料的所有孔中形成——对填充材料做出贡献——例如如果只使用了磷灰石，将有太少的水被转变，不能使水填充的孔隙率被水合物填充。

3.钙-铝酸盐通过酸碱反应沉积，其中，水与开始溶解的粉末材料反应。在溶液中，存在形成铝酸钙水合物、水铝石和磷灰石(如果提供了某种类型的磷)所需的所有成份，以及可能地一些其它生物有利相(方解石、霰石、乳酸盐等)。当每种物质达到溶度积时，沉积开始发生。沉积在各处发生，包括填充材料与牙壁之间的微空间内部。小的晶体沉积在牙壁或某个其它生物接触表面的表面形貌上，并且对于填充材料-牙齿/骨骼接触区的完全消失有贡献，产生微结构的整合。

4.在生物液体体系中，存在作为pH稳定缓冲剂的磷酸氢盐。该含水体系与碱性的Ca-水泥反应同时形成磷灰石。

添加剂材料还可以具有任何形貌或形状，包括：球形、规则或不规则形状、纤维状、须状、板状等。添加剂颗粒应该小于10μm，优选小于5μm，更优选小于2μm。

关于与悬浮方法有关的其它方面，参见WO 01/76534，其内容通过引用包含在内。关于生坯的其它方面，参见WO 01/76535，其内容通过引用包含在内。

除了例如牙齿填充材料或整形外科组合物的应用之外，还可以看到在例如用于电子、微机械、光学的基底/浇注材料领域内以及在生物传感技术中的应用。

附图说明

图1是λ的示意图示，

图2图示了作为惰性材料体积含量V_F的函数的、平均尺寸为d的填充物颗粒之间的距离λ，

图3示出了材料与生物壁之间的过渡图像，其中，在生物壁上已经发生了水合物的沉淀。

图4示出了用于生产根据本发明的化学结合生物陶瓷的设备。

实例1

在图2中，λ是平均尺寸为d的填充物颗粒之间的距离(λ和d的单位都是μm)，V_F是惰性材料的体积含量，惰性材料即未反应的水泥材料加上所添加的惰性颗粒。小的λ将产生低的膨胀。因此，这可以通过小的填充物颗粒尺寸(在讨论水合体时，未反应水泥在该上下文中也被认为是填充物)以及低含量的水合物控制。因此要注意，颗粒尺寸是在水泥部分溶解之后得到的尺寸。低含量的水合物是通过低的水与水泥比实现的。在图2中，距离被描述为水合体中未水合材料加上所添加惰性颗粒的含量的函数。为了实现低膨胀，应该是λ＝10μm，优选λ＝8μm，更优选λ＝4μm，最优选λ＝2μm。

实例2

进行测试以研究λ对化学结合陶瓷材料的硬度、膨胀压力和刚度的影响。膨胀压力通过光弹性方法(Ernst等.Am J Dent2000；13：69-72)测量。在该方法中，材料被放在Araldite板的圆形孔中，并且被放在液体中用于水合。在该光弹性评价中，监视牛顿环的形貌，牛顿环取决于材料传递给Araldite板的任何张力，而光被引导通过Araldite板。牛顿环的直径与膨胀压力相关。样品被存放几周的时间，以跟踪膨胀的发展。数天后，已经达到了最大压力。测量被监视数周，以确认最大压力。

系列试验

a)λ为4μm的水合材料(50％体积比的水合物，不是水合物的相的颗粒尺寸为4μm)

b)λ为2μm的水合材料(50％体积比的水合物，不是水合物的相的颗粒尺寸为2μm)

c)λ为0.5μm的水合材料(50％体积比的水合物，不是水合物的相的颗粒尺寸为0.5μm)

d)λ为0.3μm的水合材料(50％体积比的水合物，不是水合物的相的颗粒尺寸为0.3μm)

e)λ为11μm的水合材料(50％体积比的水合物，不是水合物的相的颗粒尺寸为11μm)

材料的生产

材料的生产是通过，将水和粉末混合物按下面的比例混合使得最终体积由50％体积比的水合物填充。混合材料的方法在下面和图4中描述。水合体的剩余体积然后由未水合相(未反应的水泥和惰性填充物)组成。所使用的水泥相是CaOAl₂O₃，其使水铝石和katoite为水合相(如通过X射线衍射控制)。惰性填充物是不同磷灰石和牙用玻璃的混合物。将材料混合物保持在37℃的水中两周，然后再测量硬度(维氏硬度)、膨胀压力(光弹性方法)和刚度(弹性模量)。结果在下面的表格中示出。化学结合陶瓷的颗粒尺寸被测量为在一维的线性插值颗粒尺寸。重新计算三个维度，颗粒尺寸和λ也会变得稍微更大些(根据Fullman等式)。

表1

材料	λ(μm)	硬度(HV0.1)	刚度(GPa)	膨胀压力(MPa)
					a	4	120	15	3
b	2	132	15.7	2.1
					c	0.5	146	17	1.7
d	0.3	151	17.6	0.9
					e	11	100	14	5.5

结果显示更小的λ将给出更高的硬度、更小的膨胀和更刚性的材料。

用于混合试验a至e中材料的方法参照图4描述。

实例3

表2.强度随λ和d的变化，强度单位MPa。通过球盘方法(ballon disc)测量的弯曲强度。

材料具有	直径d＝6μm	直径d＝4μm	直径d＝2μm
				λ8μμ	58	65	74
14mm	70	81	92
				12mm	89	102	120

实例4

表3.透明度随λ和d的变化，透明度单位为％。

材料具有	直径d＝6μm	直径d＝4μm	直径d＝2μm
				18mm	18	23	27
14mm	25	29	32
				12mm	33	36	42

图3示出了材料与生物壁之间的过渡的图像，其中，在生物壁上已经发生了水合物的沉淀。左边的区域是具有λ＜1μm的填充物颗粒的材料，中间的区域示出了在没有填充物颗粒时的水合物沉积，示出了在生物壁上的沉积，右边的区域是生物材料，在该情况下为牙冠。图像中间的沉积区具有约2μm的厚度。

图4示出了用于生产根据本发明的化学结合生物陶瓷的设备。用于陶瓷材料的粉末混合物1在容器5内处于真空下，容器5具有优选由透明塑料制成的外壳。水合液体被保持在容器3中。在粉末容器5与液体容器3之间设置可打开封闭物，在这里该封闭物由液体容器的壁构成，液体容器设置在粉末容器内部。

位于一个容器中的、且优选地由陶瓷材料构成的球2被手动或通过机械振动，然后，液体容器3被打破，粉末混合物1与液体混合。因为粉末混合物在容器5中处于真空下，所以这种混合是瞬间发生的。当已经达到了良好的混合和粘度时，悬浮体通过可以从外面打开的孔4排出。然后，悬浮体以被应用到将被填充的体积中。有利的是，粉末以具有高致密度的小粒存在。

本发明不限于所示实施例，而是可以在权利要求的范围内改变。

Claims (15)

1.一种由无机水泥组成的化学结合生物材料单元，其表现出在硬化和长期使用时最小的尺寸改变、改进的机械性能和增加的透明度，

其特征在于用于描述微结构的算法，其表示为

$\mathrm{\λ}=\frac{d*(1-V_F)}{\left(V_F\right)}$

其中，λ是平均尺寸为d的填充物颗粒之间的距离，V_F是未反应水泥和所添加填充物的体积含量，其中，λ＝10μm。

2.根据权利要求1的生物材料单元，其特征在于，λ＝8μm，更优选地λ＝4μm，最优选地λ＝2μm。

3.根据权利要求1或2的生物材料单元，其特征在于，V_F小于50％，优选为5％到45％，更优选为15％到35％。

4.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，其对周围体积施加＜5MPa，优选＜2MPa，更优选＜1MPa的压力或张力。

5.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，无机相由钙-铝酸盐和/或钙-硅酸盐和/或钙-磷酸盐组成。

6.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，无机相由CaO-Al₂O₃体系中的相组成，即具有不同相对含量的CaO、(CaO)₃Al₂O₃、(CaO)₁₂(Al₂O₃)₇、CaOAl₂O₃、(CaO)(Al₂O₃)₂、(CaO)(Al₂O₃)₆和/或纯Al₂O₃的，其中，优选的主相是CaOAl₂O₃和(CaO)(Al₂O₃)₂，最优选的主相是CaOAl₂O₃，这些相的所形成的水合物的颗粒尺寸小于3μm，更优选小于1μm，最优选小于0.5μm。

7.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，其还包括优选为聚丙烯酸脂和/或聚碳酸酯的有机相，并且优选为＜5％的体积含量。

8.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，所添加的惰性填充物颗粒具有小于5μm、更优选小于2μm的颗粒尺寸。

9.根据权利要求8的生物材料单元，其特征在于，所添加的填充物颗粒由玻璃颗粒、磷灰石、水镁石和/或勃姆石组成。

10.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，它包括原位形成的磷灰石或将主体系中所形成的水合物分开的某种其它相。

11.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，总孔隙率小于10％，更优选小于5％，分布在具有小于0.5μm、更优选小于0.1μm的直径的微孔上，含量至少为总孔隙率的90％。

12.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，其为齿科材料，优选地为牙齿填充材料或齿根填充材料。

13.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，其为整形外科材料或骨水泥。

14.根据前述权利要求中任何一个的生物材料单元，其特征在于，其是组份或者是小粒的形式，优选地作为用于药物输送的载体材料。

15.一种与由粉末材料制备根据前述权利要求中任何一个的化学结合生物材料单元有关的设备，所述粉末材料包括结合剂相和与该结合剂相反应的液体，其特征在于，所述设备包括容纳粉末材料的第一容器(5)，容纳与结合剂相反应的所述液体的第二容器(2)，以及在容器(5，3)之间的可打开封闭物(3)。

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