骨修复用生物玻璃的研究现状及其发展趋势
骨修复用生物玻璃复合材料研究进展
骨修复用生物玻璃复合材料研究进展Progress in the research on bioactive glass composites for bone repair摘要:人造的骨基质是由弹性复合材料制成，因此，可以为在动态环境中受损的骨头提供具有机械完整性和灵活性的骨基质。
综述了生物玻璃复合材料的研究现状,并探讨了该类材料目前存在的不足,展望了其发展趋势。
Abstract: Artificial bone matrix is made from elastic composite material, therefore, can provide bone matrix with mechanical integrity and flexibility in dynamic environment is damaged bones. Present situation of research on bioactive glass composites is reviewed, and discusses the current problems of the material, the prospect of its development trend.关键词: 生物活性玻璃（Bioactive glass）复合材料（Compound material）骨修复（The bone repair）一、骨修复用生物玻璃发展现状生物玻璃是一类性能优良的生物材料,它具有良好的生物活性和生物相容性，作为骨修复植入体可以在材料界面与人体骨组织之间形成化学键合,诱导骨的修复与再生。
将生物玻璃与其它材料进行复合, 可以制备出生物活性和机械性能优良的骨修复复合材料。
随着骨损伤和相关疾病所带来的经济负担的不断增长，在组织工程领域中，最活跃的研究范围是生物材料在骨修复领域方面的发展。
特别要注意的是有关近年来有关含熔融Na的生物活性玻璃和硼酸盐系列的生物活性玻璃的发展，那些掺杂微量元素（如铜，锌，锶），和新颖的弹性复合材料。
生物医用人工骨修复材料研究现状
生物医用人工骨修复材料研究现状1.研究背景人体骨组织本身有一定的再生和自修复能力，但只限于小面积的骨缺损，并且随着年龄的增长、疾病、其他因素，这种能力会有所衰退。
其中，软骨是一种致密的结缔组织。
关节软骨缺乏血供以及受伤后未分化的细胞难以迁移到受伤部位，所以其自身修复的能力较差。
因此对于创伤、感染、肿瘤以及发育异常的个原因引起较大的骨缺损，单纯依靠骨组织自身的修复自然无法自然自愈，需要进行骨移植手术治疗。
常用人工骨修复材料分为四类，为金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料、复合材料[1]。
1.人工骨修复材料分类及特点2.1 金属材料用于人工骨的金属材料主要材料为不锈钢、钛合金、钴基合金，此外还有贵金属、纯金属钽、铌、锆。
金属材料的优点是力学强度高，缺点是可能有毒性、易腐蚀，应力遮挡效应，易造成骨质疏松[2]。
2.2 无机非金属材料无机非金属材料具有与天然骨良好的亲和性，可在人体内稳定存在，适合用作人体硬组织部位的替换材料。
磷酸钙、生物活性玻璃是骨修复研究中常用的无机非金属材料[3]。
磷酸钙有良好的生物降解性、理想的生物相容性和骨传导性。
磷酸钙表面能形成磷灰石层，与骨组织通过化学键稳定结合，进而提高与受损骨间的整合效果。
2.3 有机高分子材料骨组织工程研究中常用的有机高分子材料，根据来源可分为天然高分子与人工合成高分子两类。
其中，天然高分子包括胶原、纤维蛋白、丝素蛋白、甲壳素、透明质酸、海藻酸钠和壳聚糖等；人工合成高分子包括聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、羟基乙酸-乳酸共聚物（PLGA）和聚已内酯[4]。
胶原是天然骨中有机质的主要组成成分，具有良好的生物相容性。
它能为钙盐沉积提供位点，同时还能与调控细胞矿化的蛋白相结合，促进骨基质矿化。
但存在机械强度较低、降解过快等不可调控的缺陷。
2.4 复合材料复合材料是根据材料的优缺点，将两种或以上的不同材料进行复合制得，不仅兼具组分材料的性质，还可以得到单组分材料不具备的新性能。
基于生物玻璃的骨修复技术研究
基于生物玻璃的骨修复技术研究近年来，骨伤及骨病在人们生活中逐渐增多，而传统的骨修复技术存在一些问题，例如二次手术率较高、固定部件容易松动等。
为寻求一种更有效的骨修复技术，科学家们开始探索生物玻璃作为骨修复材料的可能性，并取得一定的进展。
生物玻璃是一种具有高生物相容性和生物活性的无机玻璃材料，它可以与人体组织紧密结合，起到促进骨细胞生长和组织愈合的作用。
同时，生物玻璃还具有一定的机械强度和稳定性，可以满足骨修复过程中对强度和稳定性的要求。
因此，生物玻璃被广泛应用于骨修复领域。
关于生物玻璃在骨修复领域的应用，目前主要有以下几种方式：第一种是将生物玻璃与骨填充剂结合使用。
骨填充剂通常是一些具有较强生物相容性和可吸收性的材料，如羟基磷灰石等。
将生物玻璃与骨填充剂混合使用，可以使骨填充材料更好地与周围组织结合，促进骨细胞增生，提高骨愈合速度。
研究表明，采用生物玻璃填充材料可以明显缩短治疗时间和提高疗效。
第二种是直接利用生物玻璃修复骨缺损。
在修复骨缺损时，可以将生物玻璃材料直接嵌入骨骼内，形成一种类似于支架的结构，起到支撑和修复作用。
研究表明，生物玻璃固定的骨缺损修复效果较好，且有较高的成功率和较低的复发率。
第三种是将生物玻璃制成人工骨代替自体骨移植。
自体骨移植是传统的骨缺损修复方法之一，但存在供体来源有限、手术创伤大等问题。
利用生物玻璃制成人工骨可以完全解决这些问题，而且还具有较好的生物相容性和生物活性，能够促进骨细胞生长和愈合。
因此，人工生物玻璃骨已经成为一种较为常见的骨替代材料。
总之，生物玻璃在骨修复领域的应用正在逐步扩大，研究也在不断深入。
虽然生物玻璃在骨修复方面已经取得了一定的进展，但在实际应用中还需要解决一些问题，如材料的可塑性和加工难度等。
随着技术的不断进步和应用领域的扩大，生物玻璃将会在骨修复领域发挥更加重要的作用。
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生物活性玻璃是一种新型的修复材料，可以促进组织再生和重新生长。
针对软组织损伤，生物活性玻璃也被广泛研究，以帮助促进软组织的修复和恢复。
本文将介绍生物活性玻璃在软组织修复的研究进展。
生物活性玻璃简介生物活性玻璃（Bioactive Glass，BG）是一种由硅酸盐和磷酸盐等无机化合物组成的可生化陶瓷材料，具有良好的生物相容性和生物活性。
其主要特点是能够与体内液体进行交互反应，在其表面形成无机氢氧化物层，从而促进细胞黏附和成骨细胞的生长，加速骨组织的再生和修复。
生物活性玻璃不仅可以在骨组织修复中发挥作用，在软组织修复方面也具有很大的潜力。
近年来的研究表明，生物活性玻璃可以在软组织修复中发挥多种作用：1. 促进软组织的愈合生物活性玻璃具有良好的生物相容性和可选择的生物活性。
它可以有效地调节细胞的分化和增殖，促进软组织细胞的增殖、分化和迁移，从而促进组织愈合。
与传统的软组织修复材料相比，使用生物活性玻璃的患者恢复更快，术后并发症的发生率也更低。
2. 具有良好的抗菌性和抗炎性生物活性玻璃在与生物体液体接触时，可以释放出一定量的离子（如Si、Ca、P等），并诱导生物体内发生酸碱反应，从而生成无机氢氧化物层。
这种无机氢氧化物层可以有效地抑制细菌的生长和繁殖，降低感染风险。
同时，生物活性玻璃还具有较好的抗炎性，有助于减轻组织损伤引起的炎症反应。
在软组织与硬组织结合的修复过程中，生物活性玻璃可以起到桥梁作用。
它可以与软组织结合，形成一层坚实的保护膜，防止感染和进一步损伤。
同时，生物活性玻璃也可以与硬组织结合，促进骨组织的再生和修复。
4. 对神经组织具有保护作用生物活性玻璃还可以具有对神经组织的保护作用。
它可以形成一层隔离膜，使神经组织免受生理外界的损伤和感染，从而有助于恢复神经功能。
1. 碱性生物活性玻璃（alkaline bioactive glass）SRBG中添加了一定量的锶元素，其主要成分为SiO2、CaO、P2O5和SrO等。
生物活性玻璃在骨科领域的应用
生物活性玻璃在骨科领域的应用随着人类生活水平的提高，骨科疾病的发病率也日益增高，对于骨科领域来说，安全、合理、高效的治疗方案尤为重要。
生物活性玻璃的问世，给骨科领域开拓了一片新天地。
一、生物活性玻璃的特点生物活性玻璃是由多种元素组成的无机玻璃，具有优良的生物相容性和生物活性。
其主要成分为SiO2、CaO、Na2O和P2O5，其中SiO2占85%以上。
生物活性玻璃表面能够在生物体内与组织直接结合，具有无毒、无异物感、无过敏反应、可降解、抗菌等特点，能够促进骨组织生长，有望成为骨科领域的新宠。
二、生物活性玻璃的应用1. 面向骨科疾病的生物活性玻璃绷带生物活性玻璃绷带是在普通医用绷带的基础上加入了生物活性玻璃微粉，可在贴附处促进骨组织修复，加速伤口愈合。
生物活性玻璃绷带不仅能够发挥普通绷带的功能，而且更具有骨组织修复功能，适用于骨折、骨裂、骨质疏松等疾病的治疗。
2. 生物活性玻璃为基础的人工骨架生物活性玻璃可以被制成各种形状的人工骨架，如人工髋臼、脊椎骨等，能够与周围组织完美结合，具有良好的生物相容性和生物降解性，不会产生副作用和过敏反应。
而且它的化学物质成分与人体骨骼机构成分相似度高，能够实现良好的生物整合，让人工骨架更符合骨科领域的治疗标准。
3. 生物活性玻璃为基础的植入物生物活性玻璃也可以被制成各种形状的植入物，如修补物、骨水泥等。
在人体内，它们能够促进人体细胞的增殖和分化，加速周围组织的修补和再生，大大缩短康复时间，提高治疗的效果。
三、发展趋势生物活性玻璃的应用范围正在逐渐拓展，其发展前景十分广阔。
目前，不仅有生物活性玻璃为基础的医用产品，还有生物活性玻璃基础材料的研究。
生物活性玻璃未来的研究方向将重点向高性能、高附加值等方面发展，为骨科治疗开发出更多更优质的产品。
总之，生物活性玻璃的应用给骨科领域带来了新的契机。
生物活性玻璃具有较强的骨组织修复功能和良好的生物相容性，可在各种人工骨架、修补物和植入物中很好地发挥作用，助力骨科疾病的治疗和康复。
生物玻璃的研究现状制备及发展趋势
生物玻璃的研究现状制备及发展趋势Revised by BLUE on the afternoon of December 12,2020.生物玻璃的研究现状、制备及发展趋势摘要:生物玻璃具有优良的骨诱导性、骨传导性及生物相容性，已成为材料科学、医学以及生物科学等学科的热点。
本文论述了生物玻璃的研究现状，同时对生物玻璃的不同制备方法进行了概述，重点介绍了溶胶-凝胶法制备生物活性玻璃，并展望了生物玻璃发展与应用前景。
关键词:生物玻璃；研究现状；溶胶-凝胶法；应用前景1 引言生物玻璃是一种与骨组织和软组织均有良好的结合能力的特种玻璃，在植入体内后生物活性玻璃表面即与体液发生离子反应，最终在玻璃表面形成类似骨中无机矿物的低结晶度碳酸羟基磷灰石层（HCA）。
20世纪70年代初，Hench教授通过熔融法制备出Na2O-CaO-SiO2-P2O5系统的生物玻璃45S5，开创了一个崭新的生物材料研究领域。
研究发现，在体内实验中生物活性玻璃比其他生物陶瓷能更快的与骨组织键合，体外模拟体液（SBF）中浸泡一段时间能在其表面生成类骨的碳酸羟基磷石晶体。
而且生物玻璃可以通过组分的改变来调节它们的生物矿化及降解性能。
然而，生物玻璃材料的生物力学性能，可梯度降解性能和孔结构等问题在一定程度上影响了生物玻璃医疗器械的临床治疗效果。
因此，克服生物活性玻璃的不足，进一步改善和提高生物活性玻璃材料的各项性质，将成为材料科学、生物科学及医学及等交叉学科的研究热[]。
2 生物玻璃的发展过程及现状继Hench教授研制开发出45S5生物玻璃之后，又有多种生物活性微晶玻璃不断被研制开发出来。
1973年，德国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（Ceravital），主晶相为碳酸磷灰石。
其化学组成为（摩尔分数）Na2O %，K2O %，MgO %，CaO %，P 2O5%，SiO2%。
生物活性玻璃材料在骨修复中的应用
生物活性玻璃材料在骨修复中的应用生物活性玻璃材料，作为一种具有优异生物相容性和生物活性的新型材料，已经广泛应用于骨修复领域。
其独特的化学成分和结构使其能够与人体骨组织发生良好的相互作用，促进骨再生和修复过程。
本文将综述生物活性玻璃材料在骨修复中的应用及其机理。
一、生物活性玻璃材料的特性生物活性玻璃材料是由无机离子和有机物质组成的复合材料，具有以下几个重要特性：1.生物相容性：生物活性玻璃材料在人体内没有毒性或刺激性反应，能与人体组织相容性良好。
2.生物活性：生物活性玻璃材料在体内能够与组织结合，促进骨组织再生和修复，具有良好的生物活性。
3.化学稳定性：生物活性玻璃材料能在体液环境下保持稳定，不易溶解或分解，有利于长期骨修复。
4.培养和控制细胞行为：生物活性玻璃材料能够促进细胞黏附和增殖，并对细胞的分化和功能产生调控作用。
二、生物活性玻璃材料在骨修复中的机理生物活性玻璃材料在骨修复中的应用主要通过以下几个方面发挥作用：1.骨结合能力：生物活性玻璃材料能够与骨组织发生化学结合，形成强大的骨–材料界面，促进骨组织再生和生物材料的稳定性。
2.生物活性：生物活性玻璃材料可以释放离子，如钙、磷等，模拟体内骨组织的微环境，促进骨细胞的生长和分化。
3.抗感染性：生物活性玻璃材料能有效抑制病原微生物的生长，减少感染和并发症的风险。
4.模拟骨组织：生物活性玻璃材料的孔隙结构和微纳米级结构可以模拟骨组织的微观结构，提供良好的生物环境和机械支撑。
三、生物活性玻璃材料在骨修复中的应用生物活性玻璃材料在骨修复中的应用涉及到多个方面，具体包括以下几个方面：1.骨替代材料：生物活性玻璃材料可以替代受损骨骼组织，填补骨缺损，促进骨再生和修复，用于骨折、骨损伤等手术治疗。
2.骨粘合剂：生物活性玻璃材料可以作为骨粘合剂，用于固定骨骼组织，促进骨折的愈合和骨切割术的粘合。
3.骨修复支架：生物活性玻璃材料可以制备成支架的形式，用于支撑和促进骨组织的再生和修复，提供骨组织生长的支持和导向。
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生物活性玻璃是一种具有生物活性的材料，具有促进软组织愈合和修复的能力。
随着生物活性玻璃在医疗领域的应用不断拓展，越来越多的研究开始关注其在软组织修复方面的应用。
本文将就生物活性玻璃在软组织修复研究领域的最新进展进行介绍和分析。
我们需要了解什么是生物活性玻璃。
生物活性玻璃是一种有机无机材料，其化学成分类似于人体骨组织，因此具有良好的生物相容性。
生物活性玻璃具有促进骨组织再生和愈合的作用，被广泛应用于骨科领域。
而在软组织修复方面，生物活性玻璃也展现出了很大的潜力。
生物活性玻璃在软组织修复方面的研究主要集中在以下几个方面：一是其在软组织修复材料中的应用；二是生物活性玻璃对软组织细胞的影响机制研究；三是生物活性玻璃与生物活性物质的复合应用。
生物活性玻璃对软组织细胞的影响机制研究。
生物活性玻璃中的钙离子和磷酸根离子可以与软组织细胞中的一些蛋白质发生相互作用，从而影响细胞的增殖和分化。
研究发现，生物活性玻璃可以促进软组织干细胞的增殖和分化为成熟的软组织细胞，如纤维细胞、成血管细胞等，从而加速软组织的修复过程。
生物活性玻璃中的离子释放也可以调节创面的微环境，促进软组织细胞的代谢活动，加速新生组织的形成。
这些研究成果为我们揭示了生物活性玻璃在软组织修复中的作用机制，为其进一步应用提供了理论基础。
生物活性玻璃与生物活性物质的复合应用。
研究人员将生物活性玻璃与生物活性物质（如生长因子、细胞因子等）复合应用于软组织修复材料中，发现其可以显著提高软组织修复的效果。
生物活性物质与生物活性玻璃的复合应用，可以在一定程度上弥补生物活性玻璃本身在软组织修复中的不足，如修复速度较慢、创面愈合质量不高等问题。
复合应用不仅可以促进软组织细胞的增殖和分化，加速软组织的修复过程，还可以提高软组织材料的生物活性和生物相容性，减少并发症的发生率，从而为软组织修复提供更好的支持。
生物活性玻璃在软组织修复领域的研究取得了一系列重要进展，为软组织修复材料的研发和临床应用提供了重要的理论和实验基础。
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ＰＯ ２ 系统 的玻璃 材 料 植 入 生 物 体 内 ， 为 骨骼 或 牙 作
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开双 键 ， 成 不含非 桥 氧 的连续 结构 群 ， 电子层价 位 形 使 平衡 、 构稳 定 ， 结 生物 活性 降低 。 常见 的生 物玻 璃 和微 晶玻璃 能 与骨 组织 形成 生理
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陶 瓷
２０ ． ｏ５ ０６ Ｎ ．
骨 修 复 用 生 物 玻 璃 的研 究现 状 及 其 发 展 趋 势 ，
石 成 利 梁 忠 友
（ 山东轻 工业 学 院 济南 ２０ ０ ） ５ １０
摘 要 生物活性玻 璃和生物微 晶玻璃 因其优异 的生物 活性 及组 分与性能的可设计性而引起 广泛关注 ， 人们 力图在此基
表 面具 有溶 解性 ， 为玻璃 具有 生 物活性 的基 本原 因 ， 即
究的 进展 ， 人们 获得 了微孔 玻璃 ， 比表 面 积 和活性 之 其
大超 出人们 一般 的想 象 。 以后 又 被作 为 吸 附 剂 使 用 ，
所 以非 桥 氧所 占比例 越 大 ， 玻璃 的生物 活性越 高 ， 其结
础 上 研 制 出性 能 优 良的 骨 修 复 材 料 。 笔 者 综 述 了 目前 生 物玻 璃 及 生 物 微 晶玻 璃 体 系 、 分 及 其 活 性 机 理 ， 讨 了 其 在 医 组 探
学 领 域 的应 用 及 其 发 展 趋 势 。 关键词 生 物活性 玻璃 微 晶玻 璃 磷 灰 石
向磷 酸盐 玻璃 中引入 Ａ¨ 、 ¨ 、 ａ ｌ Ｂ Ｇ３ 等三 价 元 素 可 打
从 而使 玻璃 在 生物 医学 和生 物化 学 工程 方 面得 到 了新
的用途 。但 是 ， 直到 ２ ０世纪 ７ ０年 代 ， 们 才 把玻 璃 和 人
用 于 骨修 复替 代 的生物 材 料联 系起 来 。
ｓｍ ａ ｚｓ ｈ ｒ ｅ ｔ ｙｔ ｓｏ ｂ ａ ｔ ｅｇ ｓｅ ｄｇ ｓ —ｃｒ ｃ ， ｄｄｓｕｓｓｔ ｉ ｂ ａｔ ｉ ｎ ｅｔ ｎ ｅｅ ｐ ｅ ｔ ｕ ｍ ｒ ｅ ｅｐｅ ｎ ｓｓ ｍ ｆ ｉ ｅ ｖ ｌ ｓｓ ｌ ｓ ｅａ ｓ ａ ｉ ｓ ｅ ｉ ｃｉ ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｄ ｖｌ ｍ ｎ ｏ ｉ ｔ ｓ ｅ ｏ ｉ ａ ｎ ａ ａ ｍｉ ｎ ｃ ｅ ｈ ｒ ｏ ｖｙ ｈ ｒｄ ｆ ｏ ｆ ｂ ｏ ｃ ｓ ｉ ￣ ａｇ ． ｄ ｌ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｏ ｅｉｉ Ｇ］ｓ ； ａ ｓ— ｃ ｒ ｍｉ Ａｐ ｔ ｅ ｄ Ｂｉａ ｔ ｔ ｖ ｙ； ｓ ｓ Ｇｌｓ ｅａ ｃ； ａｉ ｔ
１ 常见生物玻璃和生物微 晶玻璃
前 言
生物 活 性 玻 璃 一 般 为 Ｃ Ｏ—Ｓ０ ａ ｉ２一Ｐ Ｏ ２ 系 统 ， 部 长期 以来 ， 玻璃 被认 为 是一 种惰 性 材料 ， 医学 方 在 面 主要 用做 容器 ， 实验 室 器皿 、 管等 。事实 告诉 我 如 试 们 玻璃 不仅 能参 与血 凝 反应 ， 且能 加 速凝 血 ， 而 这说 明 玻 璃表 面不 是惰 性 的 ， 而是 活性 的 ， 随着 高 硅氧 玻璃 研 分 含有 Ｍｇ Ｋ Ｏ Ｎ ２ Ａ： ３Ｂ Ｏ 、ｉ２ ， 璃 网络 Ｏ、 ２ 、 ａＯ、 Ｉ 、 ： ，Ｔ０ 等 玻 ０ 中非桥 氧所 连接 的碱 金属 和碱 土金 属离 子在 水相 介质 存在时， 易溶 解 释放一 价或 二价 金 属离子 ， 生物 玻璃 使
Ｃｕ ｒｎ ｔｔ ｎ ｅ ｄｏ ｅ ｄｏ ｍｅ ｔｆｒＲｅｅ ｒｈ Ｏ ｉＩｇｃ ｌ ａｓｆｒＢ ｎ ｐ ｉ ｒ ｅ ｔＳａｅａ ｄ Ｔｒｎ ｆＤ ｖ ｌｐ ｎ ｏ ｓａ ｃ ｎ Ｂ０ｏ ｉａ ｓ ｏ ｏ ｅＲｅ ａｒ Ｇｌ Ｓ ｉＣ ｅｇｉＬａ ｇＺ ｏ ｇ ｏ （ ｈ ｎ ｏ ｇＩｓｉ ｔ ｏ ｉｈ ｄ ｓ ｙ Ｊｎ ｎ ２ ０ ０ ｈ ｈ ｎｌ， ｉｎ ｈｎ ｙ ｕ Ｓ ａ ｄｎ ｎ ｔｕｅ ｆ ｇ ｔｎ ｕｔ ，ｉａ ，５ １０） ｔ Ｌ Ｉ ｒ
构 特点 如下 ： 基 本 结构 单元 磷 氧 四面 体 中有 ３个氧 ① 原 子与 相邻 四 面体共 用 ， 一 氧原 子 以双 键 与磷 原子 另
相连 ， 该不饱 和键 处 于亚 稳 态 ， 吸收环 境水 转化 为稳 易 态结 构 ， 面 浸润性 好 。② 随 着碱 金 属 和碱 土金 属 氧 表 化 物 含量 的增 加 ， 璃 网络 结构 逐渐 由三 维变 为二 维 、 玻 链 状甚 至 岛状 ， 玻璃 的溶 解 性 增 强 ， 物 活 性 也增 强 。 生