امروزه بیو سرامیک ها به دلیل پایداری حرارتی و شیمیایی، استحکام و مقاومت به سایش بالا، ظاهر زیبا و مناسب و زیست سازگاری عالی از جایگاه رفیعی برخوردار هستند و در شکل های مختلفی نظیر تک کریستال، پلی کریستال، کامپوزیت و پوشش مورد استفاده قرار می گیرند. تنها نکته ای که کاربرد این مواد را محدود می سازد، تردی آن ها است که تمام تلاش های محققان در صدد رفع این عیب و بهبودچقرمگی این مواد صورت می گیرد. بیو سرامیک ها را می توان بر اساس مکانیزم اتصال آن ها با بافت تقسیم بندی نمود. مکانیزم اتصال با بافت مستقیما به نوع پاسخ دهی در سطح مشترک کاشتنی ارتباط دارد. به طور کلی چهار نوع پاسخ دهی در ارتباط با اتصال پروتزها به سیستم استخوان بندی – عضلانی مطرح است:

1- اگر ماده سمی باشد، بافت های اطراف می میرند. بنابراین همه مواد نمی توانند به عنوان کاشتنی در بافت بدن به کار روند.

2- اگر ماده غیر سمی باشد و از لحاظ بیولوژیکی غیر فعال (تقریبا خنثی) باشد، بافت الیافی با ضخامت متغیر بین بافت و کاشتنی تشکیل می شود. از آنجایی که این بافت هیچ گونه پیوند شیمیایی و بیولوژیکی با دیگر اجزا ندارد لذا به راحتی حرکت می کند و در نتیجه سبب رها شدن کاشتنی می شود.

3- اگر ماده غیر سمی و از لحاظ بیولوژیکی فعال (بیواکتیو) باشد، پیوند در سطح مشترک بافت و کاشتنی تشکیل می گردد.

4- اگر ماده غیر سمی و قابل انحلال باشد، بافت های اطراف جایگزین آن می شوند.

بنابراین بیوسرامیک ها بر اساس مکانیزم اتصال با بافت به صورت های تقریبا خنثی (Inert)، بیو اکتیو (Bioactive) و قابل جذب تقسیم بندی می شوند.

در صورتی که بیوسرامیکی تقریبا خنثی باشد، سطح مشترک بین بافت و کاشتنی فاقد هر گونه پیوند شیمیایی و یا بیولوژیکی می باشد. بنابراین در این حالت بر روی کاشتنی، پوششی از بافت فیبروز و غیر چسبنده تشکیل می شود. ضخامت بافت ایجاد شده بسته به نوع ماده و میزان حرکت سطح مشترک بافت و بیوماده، شدیدا تغییر می کند. این گونه مواد در جاهایی که ثبات، نفوذناپذیری و عدم پاسخ فیزیولوژیکی مورد نیاز باشد، مورد استفاده قرار می گیرند. به طور کلی در کاشتنی های فشرده و خنثی پایداری مکانیکی در استخوان به وسیله شکل هندسی و اصطکاک کاشتنی با بافت به دست می آید و رشد استخوان بر روی سطح به صورت نامنظم می باشد. شکل های مختلف کربن، آلومینا (تک کریستال و پلی کریستال) و زیرکونیا در زمره این نوع بیوسرامیک ها به شمار می آیند.

آلومینا و زیرکونیا از جمله اکسیدهای سرامیکی خنثی هستند که دارای نقطه ذوب، سختی و استحکام بالا می باشند. آلومینا به صورت خالص و زیرکونیا همراه با ناخالصی هایی نظیر CaO،MgO و Y₂O₃ (جهت پایداری)، برای کاربردهای کاشتنی به کار می روند. این مواد پایداری شیمیایی و ابعادی بالا و هم چنین مقاومت به سایش خوبی را از خود نشان می دهند.

ماده بیواکتیو، ماده ای است که از یک پاسخ بیولوژیکی خاص در سطح مشترک مواد نتیجه می شود که باعث تشکیل پیوند بین بافت و ماده می شود. در حقیقت حالت بیواکتیو یک حد واسط بین حالت های انحلال و غیر فعال بودن می باشد. یکی از ویژگی های مهم مواد بیواکتیو تشکیل یک لایه هیدروکسی کربنات آپاتیت بر روی سطح می باشد. فاز هیدروکسی کربنات آپاتیت از نظر ترکیب شیمیایی و ساختار شبیه فاز معدنی استخوان است.

سرامیک های بیواکتیو، سطح مشترک چسبنده ای با بافت ایجاد می کنند که در برابر نیروهای مکانیکی مقاومت می نماید. دراکثر موارد، استحکام چسبندگی سطح مشترک مساوی و یا بیشتر از استحکام چسبندگی ماده کاشتنی و یا بافت پیوند داده شده یا کاشتنی می باشد. دراین مواد شکست در کاشتنی یا استخوان رخ می دهد و هیچ گاه در سطح مشترک به وقوع نمی پیوندد. هم چنین توزیع تنش در مقطع سطح مشترک بیواکتیو در مقایسه با سایر انواع کاشتنی ها، با توزیع تنش طبیعی شباهت و سازگاری بیشتری دارد.

امروزه انواع مختلفی از مواد بیو اکتیو مورد تحقیق و بررسی قرار می گیرند که عبارتند از: شیشه های بیواکتیو، شیشه سرامیک های بیواکتیو مانند سرویتال یا شیشه سرامیک آپاتیت – ولاستونیت، هیدروکسی آپاتیت متراکم و متخلخل، کامپوزیت های بیواکتیو مانند هیدروکسی آپاتیت – پلی اتیلن و پوشش های بیو اکتیو نظیر پوشش هیدروکسی آپاتیت بر روی آلیاژ متخلخلتیتانیوم و غیره.

تمامی موارد فوق با بافت مجاور در سطح مشترک، پیوند تشکیل می دهند. البته زمان پیوند خوردن، استحکام، مکانیزم و ضخامت منطقه واکنشی برای مواد مختلف متفاوت خواهد بود.

اصطلاح زیست تخریب پذیر (قابل جذب) به آن دسته از مواد اطلاق می شود که پس از قرار گیری در بافت، بدون هیچ گونه واکنش مخربی با بافت، حل شوند. در سال 1892 گزارشی درباره استفاده از گچ پاریس سولفات کلسیم دی هیدرات قابل جذب برای پر کردن شکاف ها در استخوان منتشر کرد و نتیجه پزشکی آن را در هشت بیمار اعلام نمود. با وجود نتایج مطلوبی که حاصل شد ولی با گذشت زمان کاربرد آن به دلیل خواص مکانیکی ضعیف، سرعت انحلال بالا و در نتیجه عدم رشد کامل استخوان محدود شد.

در سال 1920 آلبی و موریسون طی انجام آزمایشاتی روی حیوانات از تری کلسیم فسفات برای پر کردن شکاف های استخوانی استفاده کردند و پس از آن ها تا 30 سال مطالعات زیادی روی استفاده از گچ پاریس و نمک های کلسیم فسفات به عنوان بیو سرامیک قابل جذب صورت گرفت تا اینکه در سال 1979، مک دیوید تری کلسیم فسفات را یک نوع سرامیک قابل جذب معرفی کرد.

امروزه کلسیم فسفات ها و کلسیم سولفات ها نمونه های خوبی از سرامیک های قابل جذب می باشند. تا کنون اکثر فعالیت های انجام شده در زمینه کاشت سرامیک های کلسیم فسفاتی در حیوانات و کاربردهای کلینیکی بر روی تری کلسیم فسفات و هیدروکسی آپاتیت متمرکز گردیده است. تری کلسیم فسفات ها، به طور کلی زیست تخریب پذیر در نظر گرفته شده اند، اگر چه بسته به خصوصیات ماده مورد استفاده بعضا اختلاف هایی نیز گزارش گردیده است.

از طرف دیگر، در خصوص زیست تخریب پذیری هیدروکسی آپاتیت هم گزارشاتی مبنی بر عدم تخریب، تخریب آهسته یا جزئی و در برخی موارد تخریب کامل به چشم می خورد. این اختلافات عمدتا ناشی از تفاوت های موجود در شرایط آزمایش نظیر خصوصیات مواد، گونه حیوانی به کار رفته، موضع کاشت و روش بررسی می باشند.

با توجه به آنچه گفته شد در می یابیم که هیدروکسی آپاتیت بیواکتیو می باشد در حالی که تری کلسیم فسفات سریع تر تخریب می شود. بر این اساس سرامیک های کلسیم فسفاتی دو فازی (BCP=biphasic calcium phosphate) مطرح شدند. این سرامیک ها مخلوطی از دو فاز هیدروکسی آپاتیت و تری کلسیم فسفات می باشند و با تغییر نسبت HA/TCP می توان بیواکتیویته بودن و یا قابل جذب بودن سرامیک BCP را کنترل کرد.