生物活性玻璃
生物活性玻璃实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解生物活性玻璃的制备方法及其基本原理；2. 掌握生物活性玻璃的性能测试方法；3. 研究生物活性玻璃在不同条件下的性能变化。
二、实验材料与仪器1. 实验材料：硅砂、硼砂、氧化钙、氧化钠、氧化铝等；2. 实验仪器：高温炉、研磨机、电子天平、分析天平、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子吸收光谱仪等。
三、实验方法1. 生物活性玻璃的制备（1）按一定比例称取硅砂、硼砂、氧化钙、氧化钠、氧化铝等原料；（2）将原料混合均匀，加入适量去离子水；（3）将混合物放入高温炉中，在1200℃下熔融；（4）将熔融物倒入模具中，自然冷却；（5）将冷却后的玻璃块研磨成粉末，过筛，得到生物活性玻璃。
2. 生物活性玻璃的性能测试（1）X射线衍射分析（XRD）：分析生物活性玻璃的晶体结构；（2）扫描电子显微镜（SEM）：观察生物活性玻璃的微观形貌；（3）原子吸收光谱仪（AAS）：测定生物活性玻璃中各元素的含量；（4）力学性能测试：测定生物活性玻璃的抗压强度、抗折强度等；（5）生物活性测试：模拟人体生理环境，研究生物活性玻璃的溶出性能和细胞毒性。
四、实验结果与分析1. XRD分析通过XRD分析，发现制备的生物活性玻璃具有典型的玻璃晶体结构，表明制备方法合理。
2. SEM分析SEM分析显示，生物活性玻璃的微观形貌呈现出均匀的颗粒状，说明玻璃粉末具有良好的分散性。
3. 元素含量测定AAS测定结果表明，生物活性玻璃中Si、B、Ca、Na等元素的含量与理论值基本一致，表明原料配比合理。
4. 力学性能测试抗压强度和抗折强度测试结果表明，生物活性玻璃具有良好的力学性能。
5. 生物活性测试模拟人体生理环境下，生物活性玻璃具有良好的溶出性能，溶出物中Si、B、Ca等元素含量较高，表明生物活性玻璃具有良好的生物相容性。
细胞毒性实验结果显示，生物活性玻璃对细胞无明显毒性。
五、结论1. 本研究成功制备了生物活性玻璃，并通过XRD、SEM、AAS等方法对其进行了性能分析；2. 生物活性玻璃具有良好的生物相容性和力学性能，为生物医学领域提供了新的材料选择；3. 本实验为生物活性玻璃的制备与性能研究提供了参考，有助于进一步优化制备工艺和拓宽应用领域。
生物玻璃
的增韧
的增韧
1.自增韧
由适当组成的玻璃通过控制结晶化制成微晶化玻璃,又称玻璃陶瓷。通过新晶相的析出来提高材料的机械强 度。如小久保正的A-W微晶玻璃，通过第二相硅灰石的析出提高了材料的机械强度，而没有降低材料与骨结合的 能力。可切削加工玻璃陶瓷则是通过向含磷灰石微晶的玻璃中引入能析出氟金云母的成分，大大改善了玻璃陶瓷 材料的可切削加工性能。自增韧技术的采用在一定程度提高了玻璃材料的某些力学性能，为实现临床应用带来了 可能。
简介
简介
生物玻璃已成为材料科学、生物化学以及分子生物学的交叉学科，由于生物玻璃具有生物活性等特点，在组 织工程支架材料、骨科、牙科、中耳、癌症治疗和药物载体等方面的应用前景可观。主要由Si、Na、Ca以及P的 氧化物组成 。
适用原因
适用原因
亨特教授曾把这种生物玻璃做成猴子大腿骨，植入猴子体内，经过一定时间。后来又从猴子体内取出大腿骨 进行观察，发现再生的骨细胞已经长入生物玻璃骨内的状结构内，混成一体。经力学实验证明，这种人造骨比原 骨要结实得多。
生物玻璃
玻璃的一种
01 简介
03 制法 05 的应用
目录
02 适用原因 04 的增韧
基本信息
生物璃(bioglass)是指能实现特定的生物、生理功能的玻璃。将生物玻璃植入人体骨缺损部位，它能与骨 组织直接结合，起到修复骨组织、恢复其功能的作用。生物玻璃是佛罗里达大学美国人 L.L.亨奇于 1969年发明 的。其主要成分有约占45%Na2O、占25%CaO与25%SiO2和约占5%P2O5。若添加少量其他成分，如K2O、MgO、CaF2、 B2O3等，则可得到一系列有实用价值的生物玻璃。用这种玻璃来造人体骨比某些金属要优越的多。
生物玻璃
(6)发展
(A)Ceravital微晶玻璃:1973年，西德的Bromer等人 通过大幅度减少碱金属氧化物的含量，即减少钾、钠 含量，增加钙、磷含量并应用玻璃的微晶技术，成功 制备了Na2O-K2O-MgO-CaO-P2O5-SiO2系统的微晶 生物玻璃，称为Ceravital微晶玻璃，又称赛拉维托玻 璃。 基本成分：Na2Owt4.8%，K2Owt0.4%， MgOwt2.9%，CaO34.0wt%，P2O5wt11.7%， SiO2wt46.2%。 特点：生物活性低于45S5玻璃，但其机械性能却有了 较大的提高，可以应用于受力不明显的骨缺损的填充， 如颌骨的修补，也可作为骨水泥材料应用于临床上。
生物玻璃的生物活性在于，在人体液中，其表面发生一系列反 应，最后在表面形成一层与人体骨骼无机相相似的羟基磷灰石 （HA）而与人体硬或软组织如胶原蛋白和细胞紧密联结的能力。
2.2
生物活性度
生物活性不同的生物活性材料，其键合机理及键合速度差异显 著，这主要归因于材料的活性度不同。 生物活性度的研究有利于拓展生物活性材料在临床上广泛而有 目的的应用。据此，Hench将生物活性材料按其生物活性度的 高低分成两个等级： Ａ级生物活性材料:具有高活性度，不仅能与骨发生键合，而且 能与软组织发生键合的材料； Ｂ级生物活性材料:具有低生物活性度，只能与骨发生键合的材 料。
2.4
生物玻璃生物活性的研究方法
原因:理想的生物材料必须具有良好的生物活性和生物 相容性，能被有机体接受，植入后无不良反应，因此 需要研究其生物活性. 采用方法:模拟人体实验→动物实验→人体临床实验 模拟人体实验和动物实验必须达到足够的数量,积累 大量的生物性能数据，然后才能进行人体临床实验。 生物玻璃生物活性的研究方法:通常采用InVitro 实验、 In Vivo 实验和细胞培养实验。 (1)生物玻璃的模拟人体溶液实验 生物玻璃的模拟人体溶液实验的常用溶液:Tris 缓冲溶 液和SBF#9 溶液。
生物活性玻璃在软组织修复的研究
生物活性玻璃在软组织修复的研究引言生物活性玻璃是一种具有生物活性的材料，能够与生物体组织发生良好的相容性，被广泛应用于骨外科领域。
近年来研究发现生物活性玻璃在软组织修复中也具有潜在的应用价值。
本文将就生物活性玻璃在软组织修复中的研究进展进行综述，探讨其在软组织修复中的应用前景。
生物活性玻璃的基本特性生物活性玻璃是一种由硅酸盐玻璃和生物活性物质组成的材料，具有优异的生物相容性和生物活性。
在生物活性玻璃表面，存在着富含羟基（OH-）的无定形结构，使其具有良好的生物吸附性和生物活性。
生物活性玻璃还具有可溶性的特性，能够释放出活性离子，如钙离子、磷酸盐离子等，促进组织修复和再生。
这些特性使得生物活性玻璃成为一种优秀的软组织修复材料。
生物活性玻璃在软组织修复中的应用主要包括两个方面：一是作为软组织填充材料；二是作为软组织修复支架材料。
作为软组织填充材料，生物活性玻璃可以用于填充软组织缺损，如皮肤损伤、软组织创面等。
研究表明，生物活性玻璃具有良好的渗透性和形态可控性，能够填充软组织缺损并促进软组织再生。
生物活性玻璃还能够释放出钙离子等活性离子，促进软组织细胞的增殖和分化，加速软组织修复过程。
近年来，越来越多的研究关注生物活性玻璃在软组织修复中的应用。
一些研究表明，将生物活性玻璃与生物活性材料（如生物活性陶瓷、生物活性高分子材料）复合应用，可以提高软组织修复材料的生物活性和机械性能，促进软组织修复和再生。
另一些研究表明，通过表面改性和纳米结构设计，可以调控生物活性玻璃的生物活性和可降解性，实现对软组织修复的精准促进。
一些研究还关注生物活性玻璃的生物降解性能和组织材料相互作用机制，以期能够更好地发挥其在软组织修复中的作用。
结论与展望生物活性玻璃在软组织修复中具有广阔的应用前景，但也面临一些挑战。
目前，生物活性玻璃在软组织修复中的研究还处于初步阶段，需要进一步深入研究其与软组织的相互作用机制和作用方式。
还需要完善生物活性玻璃的制备工艺和应用技术，提高其生物活性和可降解性，以更好地满足软组织修复的临床需求。
生物玻璃介绍
CREATE TOGETHER
DOCS
01
生物玻璃的基本概念与特性
生物玻璃的定义与来源
生物玻璃是一种生物相容性材料
• 由生物活性玻璃和生物降解玻璃组成 • 具有生物相容性、生物活性和生物降解性等特性
生物玻璃的来源
• 主要来源于自然界和人工合成 • 自然界的生物玻璃如珊瑚、贝壳等 • 人工合成的生物玻璃如硅酸盐、磷酸盐等
生物玻璃的应用优势
• 广泛的应用领域：如医疗器械、生物医学等 • 可调控的性能：通过成分和结构调控，实现性能优化
02
生物玻璃的分类与制备方法
生物玻璃的类型与特点
生物玻璃的类型
• 钠钙硅酸盐生物玻璃：如45S5、58S等 • 钾钙硅酸盐生物玻璃：如KBS3、KBS5等 • 钙磷硅酸盐生物玻璃：如CaP、Bio-陶瓷等
生物玻璃面临的挑战与未来发展方向
生物玻璃面临的挑战
• 性能优化：如何实现性能优化，提高应用效果 • 成本降低：如何降低生产成本，提高市场竞争力
生物玻璃的未来发展方向
• 技术创新：通过技术创新，实现性能优化和应用拓展 • 可持续发展：实现绿色生产和循环利用，提高可持续发展能力
谢谢观看
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生物玻璃的技术创新
• 新型生物玻璃：开发新型生物玻璃，拓展应用领域 • 复合材料：研究生物玻璃复合材料，提高性能
生物玻璃的市场需求与产业发展
生物玻璃的市场需求
• 医疗器械：市场需求持续增长 • 生物医学：市场需求不断扩大
生物玻璃的产业发展
• 产业链完善：实现原料、制备、应用等产业链完善 • 产业发展：推动生物玻璃产业发展，提高产值
生物玻璃在组织工程领域的应 用
• 生物玻璃在组织工程领域的应用 • 生物玻璃支架：用于细胞生长和组织再生 • 生物玻璃载体：用于药物传递和基因治疗
生物活性玻璃的制备和应用
生物活性玻璃是一种具有组织修复功能的特种玻璃材料，最初由佛罗里达大学的Hench教授于19世纪70年代研制开发出来，属于硅酸盐体系且具有特定的化学组成。
其在植入体内后能够产生键合作用从而紧密的结合骨组织，同时不产生炎症等不利反应，具有良好的生物相容性和生物活性，因而引起了生物医用材料界的高度关注，并且随着材料制备技术的发展，生物活性玻璃的特性、制备工艺、化学组成、组织结构以及理化性能也在不断改进，应用前景也越来越广泛。
生物活性玻璃的制备1、熔融法熔融法生物玻璃是第一代生物玻璃，被广泛应用于临床。
其制备方法与普通玻璃的方法类似，首先将一定纯度的粉体原料按照一定化学计量比均匀混合，然后将混合原料在高温条件下（1300~1500℃）熔融，再将高温熔体在水中淬冷，最后通过干燥、研磨和过筛得到生物活性玻璃粉体。
Hench使用熔融法制备了生物活性玻璃(45S5)。
研究发现，45S5生物玻璃具有良好的生物相容性、高生物活性和优异的骨修复性能，其产品已在牙科和整形外科等临床中得到很好的应用，如中耳骨修复、牙周缺损修复以及牙槽脊增高等，并取得良好的治疗效果。
但是，熔融法自身却存在一些不容忽视的缺点，比如高温熔融工艺能耗较大，生物玻璃中的碱金属成分在高温下易腐蚀坩锅造成成分污染，研磨过筛进一步导致有害杂质摻杂且导致颗粒形貌不规则、粒度不均匀，混料不均和分相现象导致成分不均匀，材料呈块状且致密无孔，比表面积小，离子释放和降解速度慢，不利于新生组织的长入等。
2、溶胶－凝胶法溶胶－凝胶法是在酸或碱催化下，使含有Ca、P、Si等化合物前驱体在溶液中发生水解生成玻璃溶液，后经过陈化等后处理形成玻璃态凝胶，最后通过干燥工艺去除凝胶材料中未反应的挥发有机物得到生物活性玻璃的方法。
相对于传统的熔融法，制备的产品具有颗粒小、比表面积大等优点。
此外，烧结温度远低于熔融法制备玻璃温度，该工艺技术对设备要求较低，制备的材料具有更高的物理化学稳定性及相容性。
生物活性陶瓷材料
生物活性陶瓷材料生物活性陶瓷包括表面活性玻璃、表面活性玻璃陶瓷和羟基磷灰石3种类型。
它们的共同特点是：它们与原骨相结合时，在界面处无纤维状的组织，它们的表面可与生理换进发生选择性的化学反应，所形成的界面能保护移植物而防止降解。
特别要指出的是它们的化学成分与动物的骨头和牙齿等硬组织相似，这类材料的组成中含有能够通过人体正常的新陈代谢途径进行置换的钙、磷等元素，或含有能与人体组织发生键合的羟基等基团。
它们的表面同人体组织可通过键的结合达到完全的亲和；它们之间具有良好的化学亲和性。
这类材料对动物体无毒、无害、无致癌作用，生物相容性极佳。
1 生物活性玻璃玻璃是熔融、冷却、固化的非晶态无机物，具有良好的耐腐蚀、耐热和电学、光学性质，能够用多种成型和加工方法制成各种形状和大小的制品，亦可调整化学组成改变其性能，以适应不同的使用要求。
作为生物活性玻璃，主要是指含有氧化钙和五氧化二磷的磷酸盐玻璃。
Hench研制的Na2O-CaO-SiO2-P2O5系生物玻璃组成及其与骨结合过程。
CaO-SiO2-P2O5系玻璃水泥硬化及羟基磷灰石的形成机理。
生物玻璃的活性控制Kokubo研制的A-W生物活性玻璃陶瓷具有较高的力学强度，其与骨键合的界面结合强度均高于材料本身或者骨组织的强度。
表 1 生物活性玻璃陶瓷的应用2 磷灰石磷灰石是骨骼、牙本质和牙釉质等硬组织的主要成分。
骨的成分中约65%是羟基磷灰石，其余成分为纤维蛋白胶原。
研究表明，骨的纳米结构的主要基本单元是针状和柱状的磷灰石晶体，它们或定向和卷曲排列，或相互缠结，构成多种织构，不同的织构形成了骨在纳米尺寸上的功能单元，如束状结构和团聚结构适合于承受高强度，而卷曲和疏状交织结构具有很好的韧性，并有利于营养物的传递。
磷灰石的结构可将磷灰石归为一大类，磷灰石所代表的物质具有广泛的化学组成，用化学分子式可以表示为：A10(MO4)6X2，A是1价、2价、3价的阳离子，如Ca、Ba、Mg、Sr、Pb、Cd、Zn、Ni、Fe、Al、La等M是P、As、V、S、Si等；X是F、OH、Cl、O、CO3等。
产品成分：生物活性玻璃
神奇的生物活性玻璃一、生物活性玻璃1、生物活性材料的历史上世纪60年代的越南战场，有大批受伤的美军士兵由于长期处于热带雨林的恶劣环境中，皮肤溃烂、骨骼受损等疾病久治不愈，伤亡惨重。
为此美国政府斥巨资，聚集了大量的科研人员集中研制能快速治愈软组织溃烂、修复受损骨组织并能牢固键合二者的新型材料。
由于提取该材料活性成分的难度极高，日本研制约十六年后放弃此项目。
而美方历经三十余载，耗资巨大，终于研制出目前世界上唯一同时对软组织和骨组织具有修复和键合作用的“生物活性玻璃（bioglss,BAG）”，美国科学家希金斯为此获得了当年的诺贝尔医学奖。
其结构和普通玻璃类似，并含有Na（硅），Ca（钙），Si（锶）等元素。
生物活性玻璃具有高度的生物相容性、骨引导性、骨生成性、良好的止血效果和抗菌潜力等，此材料一经在众多领域运用，即展现了它的神奇功效，如：烧烫伤、杀灭有害菌、皮肤溃疡、肠胃溃疡、骨骼修复等。
特别是21世纪开始在牙病治疗和口腔护理方面的临床使用，更是具有划时代的意义，填补了世界口腔医学的空白。
在欧洲很多国家已经早就开始用生物活性材料治疗口腔疾病。
价值：15美金 /克，国外健齿膏产品中含有16克=80美金=人民币1680元/支。
牙齿健康是文明象征，美国人对牙齿的厚爱早已形成了一种文化。
在交际中，尤其是在较高档次的场合，牙齿不整洁会被人看不起，口臭更被认为不讲礼貌。
牙不整洁、口不清爽，甚至会影响到求职就业。
在美国，牙科诊所比医疗门诊要多得多。
他们并非等到牙齿痛了才来看病，而是来洗牙、矫牙、做口腔保健的，半年洗一次牙是非常普遍和正常的。
为什么美国的旅馆，不为客人配备牙刷牙膏?因为每个人都会根据牙医的建议，购买适合自己使用的牙具。
世界卫生组织1981年制定牙齿健康标准①牙齿清洁②无龋洞②无疼痛感④牙龈颜色正常⑤无出血现象，我国达到牙齿健康标准的人口不足1％。
据了解，中国口腔病患病率高达97.6%，几乎人人都有牙病。
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生物活性玻璃
一、引言
生物活性玻璃（bioactive glass，BAG）是一种具有良
好生物相容性和生物活性的材料，具有广泛的应用前景。
其中，BAG-被用来修复和再生骨骼和牙齿组织，被广泛应用于医疗领域。
二、生物活性玻璃的历史
20世纪50年代，全欧洲的学者和医生都在寻找一种可以更好地修复骨骼缺陷的方法，而玻璃领域的科学家们则在研究如何用玻璃代替骨骼的缺陷。
这些研究最终导致了生物活性玻璃的发现。
1969年，英国剑桥大学的Larry Hench教授首先提出了
生物活性玻璃的概念。
Hench通过在玻璃中添加天然的人体
成分和改变玻璃化学构成来使玻璃具有生物活性，并被称为“胡萝卜玻璃”，因为它的配方中包含了苹果、胡萝卜和菠菜。
在BAG-45S5的构成和材料所使用的原理上，也是Hench教授
在20世纪70年代末期发明的。
20世纪70年代末期，Hench创造了第一种BAG， BAG-
45S5，它包括SiO2、Na2O、CaO和P2O5。
BAG-45S5存储在A-
W慢晶体基质的研究并且在存储后才释放出离子，该研究是BAG行业的里程碑。
三、生物活性玻璃的材料和制造方法
生物活性玻璃是由玻璃形成材料和可释放出溶解离子的
化学元素的混合物组成的。
BAG的组成可以通过改变其成分控
制所释放的离子，包括Na+、Ca2+和SiO4^-4等。
BAG的制造方法大多基于锻造、键合、重燃及溶胶-凝胶等步骤，其中，溶胶-凝胶法是被广泛运用的一种。
四、生物活性玻璃的生物活性及应用
BAG具有良好的生物活性是由于其表面的氢氧根离子与生物体的液体接触产生化学反应，释放出有益于骨细胞生长和修复的离子。
因此，BAG在医学领域被广泛应用于骨科修复和牙科修复。
（一）BAG在骨科修复中的应用
1、 BAG可以加速骨细胞形成和骨重构，它的离子能够引发生长因子的生物化学反应，加速骨细胞的分化和增殖。
2、 BAG可以促进骨重构，并增强骨密度、硬度、强度和抗扭曲性等物理特性。
3、 BAG具有抗炎性和抗菌性能，可以杀死细胞内的细菌并防止感染。
4、 BAG还能够产生生态和魔幻气氛，这使得BAG在骨树脂、骨移植、人工关节置换等多种骨外科应用中都有着广泛的应用价值。
（二）BAG在牙科修复中的应用
研究表明，BAG-45S5具有促进牙髓-牙本质结合和骨骼形成的功效，呈现出杀菌性和抗毒性，在牙齿修复和保持口腔健康方面有着广泛的应用。
下面是BAG在牙科领域中的几个应用示例：
1、BAG可以被作为口腔修复材料使用。
2、BAG也可以被用来做牙充填剂以及预防牙齿的龋病和根尖周病。
3、BAG还可以作为牙髓保护剂、口中消毒剂、口腔感染
的治疗剂以及外科牙齿手术止血材料。
五、生物活性玻璃的未来展望
生物活性玻璃在医学领域被广泛应用，但对于如何有效地使用、优化和再设计BAG的兴趣仍在增长。
新的合成方法、新的BAG材料和新的制造技术都可以在生物医学领域中有用，这使得BAG受到了更多的关注和重视。
未来，BAG将会有着更加多样化和广泛化的应用前景。
从医学到生产，从个性化生产到可移植性，这些应用都可以将生物活性玻璃的应用范围扩大到新的领域并达到更高的性能标准。
六、结论
生物活性玻璃是一种具有良好生物相容性和生物活性的材料，于20世纪50年代被发明，目前已广泛应用于骨科修复和牙科修复。
BAG的离子能够加速骨细胞形成、促进牙髓-牙本质结合和骨骼形成、具有抗炎性和抗菌性能，并被广泛用于骨树脂、骨移植、人工关节置换等多种骨外科应用中。
由于其着眼于未来的前瞻性研究，在医学、生产、个性化生产及移植领域都有着极高的发展潜力。