生物玻璃的研究进展及趋势
生物陶瓷材料的应用及其发展前景

生物陶瓷材料的应用及其发展前景生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料,即直接用于人体或与人体直接相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料。
作为生物陶瓷材料,需具备如下条件:生物相容性,力学相容性,与生物组织有优异的亲和性,抗血栓,灭菌性并具有很好的物理、化学稳定性。
进入21世纪,世界科技迅猛发展,生物陶瓷材料及其复合材料的应用,在生物材料更新及硬组织工程中占据不可替代的地位。
因此,对生物陶瓷材料的研究与三类植入物及硬组织工程材料开发倍受医疗器械和生物医用材料界的重视。
1生物陶瓷材料的发展早在18 世纪前,人们就开始用象牙、木头等材料作为骨修复材料; 19 世纪前,由于冶金技术和陶瓷制备工艺的发展,开始用纯金、纯银、铂等贵金属作牙修复及骨缺损修复; 20世纪前半,由于冶金技术的进步,钴铬铝合金、纯钛和钛合金等被应用到人工骨的领域,有机玻璃等高分子材料也开始用于临床;到20世纪60 年后,人们开始研究生物活性陶瓷, 包括生物玻璃、羟基磷灰石等[ 1 ] 。
在这同时, Hench等还开创了用表面活性材料玻璃陶瓷的研究工作。
最近生物陶瓷又有了很大的新进展,其标志是羟基磷灰石陶瓷骨诱导机理研究进展[ 3 ]和高年增长率及大批量的成功应用[ 4 ] 。
生物陶瓷的应用范围也正在逐步扩大,现可应用于人工骨,人工关节,人工齿根,骨充填材料,骨置换材料,骨结合材料,还可应用于人造心脏瓣膜,人工肌腱,人工血管,人工气管,经皮引线可应用于体内医学监测等[ 4 ] 。
2生物陶瓷分类2. 1生物惰性陶瓷生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定、生物相溶性好的陶瓷材料。
如氧化铝、氧化锆以及医用碳素材料等。
这类陶瓷材料的结构都比较稳定,分子中的键合力较强,而且都具有较高的强度、耐磨性及化学稳定性。
2. 1. 1氧化铝陶瓷单晶氧化铝c轴方向具有相当高的抗弯强度,耐磨性能好, 耐热性好, 可以直接与骨固定。
已被用作人工骨、牙根、关节、螺栓。
医用材料的生物降解性能及其研究进展

医用材料的生物降解性是指材料在生物体内能够被自然分解并被吸收、代谢和排泄的性质。
与传统的医用材料相比,具有生物降解性的医用材料可以避免二次手术,降低术后并发症发生率,同时还能减轻对环境的污染。
目前,生物降解材料的研究已经成为了医用材料领域中的热点之一。
以下是一些生物降解材料及其研究进展:
1. 生物降解聚合物:如聚乳酸(PLA)、聚羟基酸(PHA)等,这些聚合物具有良好的生物相容性和可降解性能,近年来已经在缝合线、支架、植入物等领域得到了广泛应用。
2. 生物玻璃:此类材料在体内可以逐渐被水解为无毒无害的离子,对组织刺激小。
同时,生物玻璃还能促进新骨组织的生长,已经在牙科、骨科等领域中得到了广泛应用。
3. 生物降解蛋白质:如胶原蛋白、明胶等,这些蛋白质具有生物相容性、可调控降解速率等优点,可以用于软组织修复等领域。
4. 天然产物:如骨胶原、海藻酸钠等,这些天然产物具有良好的生物相容性和生物降解性,已经在伤口敷料、软组织修复等领域得到了广泛应用。
总的来说,生物降解材料已经成为医用材料领域中的研究热点之一,其在医学应用中的潜力还有待进一步发掘和开发,但需要注意的是,生物降解材料的性能稳定性、生物活性以及临床应用的安全性等问题也需要引起足够的关注。
生物医用材料

生物医用高分子材料课程总结一、生物医用材料定义生物医用材料:对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官(人工器官),增进或恢复其功能,而对人体组织不会产生不良影响的材料。
生物医用材料本身并不必须是药物,而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗;生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。
研究内容包括:各种器官的作用;生物医用材料的性能;组织器官与材料之间的相互作用分类方法:按材料的传统分类法分为:(1)合成高分子材料(如聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、)(2)天然高分子材料(如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖)(3)金属与合金材料(4)无机材料(5)复合材料按材料的医用功能分为:(1)血液相容性材料(2)软组织相容性材料(3)硬组织相容性材料(4)生物降解材料(5)高分子药物二、生物相容性与安全性生物相容性,是生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物理、化学反应的一种概念。
生物医用材料必须对人体无毒、无致敏、无刺激、无遗传毒性、无致癌性,对人体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应。
主要包括:1.组织相容性:指材料用与心血管系统外的组织和器官接触。
要求医用材料植入体内后与组织、细胞接触无任何不良反应。
典型的例子表现在材料与炎症,材料与肿瘤方面。
影响组织相容性的因素:1)材料的化学成分;2)表面的化学成分;3)形状和表面的粗糙度:2.血液相容性:材料用于心血管系统与血液直接接触,主要考察与血液的相互作用材料,影响因素:材料的表面光洁度;表面亲水性;表面带电性,具体作用机理表现在:血小板激活、聚集、血栓形成;凝血系统和纤溶系统激活、凝血机能增强、凝血系统加快、凝血时间缩短;红细胞膜破坏、产生溶血;白细胞减少及功能变化;补体系统的激活或抑制;对血浆蛋白和细胞因子的影响。
主要发生在凝血过程,生物材料与血小板,生物材料与补体系统的作用过程。
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。
生物活性玻璃在软组织修复的研究

DOI:10.19392/j.cnki.1671-7341.201921158生物活性玻璃在软组织修复的研究陈如琼罗华玲广东泰宝医疗科技股份有限公司广东广州510000摘要:对生物活性玻璃在软组织修复的现状与研究进展作出综述,通过查阅大量的研究报道,对生物活性玻璃的机理和临床应用开始阐述,针对不同剂型的开发现状进行总结,最后综合现有的研究方向和生物活性玻璃在软组织修复的进一步应用和研究提出建议。
关键词:生物活性;剂型;软组织修复;促愈生物活性玻璃(下文简称活性玻璃)是一种无机生物医用活性材料,以SiO2、Na2O、CaO、P2O5为主要成分,活性玻璃不仅能与骨组织形成化学键合,与软组织同样具有生物结合能力,可促进皮肤再生和创面愈合,尤其适用于急慢性皮肤创面粘膜溃疡、烧伤、糖尿病性皮肤溃疡、烫伤等。
活性玻璃最初应用于软组织,达到减少出血、渗液及促进创面愈合的目的,并依此推测活性玻璃通过主动诱导作用,促进上皮化和肉芽形成,抑制细菌繁殖促愈。
在对其机理研究基础上,研究人员相继开发出凝胶、油纱、喷雾等剂型,从而扩大其临床应用范围。
1剂型1.1粉末活性玻璃粉末通过与伤口渗液接触发生快速表面反应,对伤口的愈合和软组织的修复作用明显,临床应用于软组织溃疡和慢性糜烂伤口具有显著的治疗作用。
[1]活性玻璃常通过高温熔融法、低温合成法和模板法等多种方式获得,传统熔融法在高温条件下进行,以45S5(第一代)活性玻璃为代表,制品尺寸较大、材料结构与性质差异大、比表面积小、纯度较低,不符合医用材料的稳定均一性要求。
低温合成法(即溶胶-凝胶法)反应条件温和,具有纳米级微孔、高化学纯度和分子可设计性,适合制备超细粉体、薄膜、涂层、纤维等多种形式的溶胶-凝胶活性玻璃(SGBG),从而满足不同部位的组织修复需要。
低温合成法较传统方法获得的活性玻璃在促进慢性创口方面具有更大的优势。
[2]将冷冻干燥法引入低温合成法,使活性玻璃的团聚效应降低,从而制得粒径细化、分散均一、比表面积和活性突出的纳米活性玻璃(NBG)。
玻璃生物反应器市场洞察报告

市场发展趋势预测
定制化服务
随着客户需求的多样化,玻璃生物反应器的定制化服务将逐渐成 为主流。
智能化发展
随着物联网、大数据等技术的发展,玻璃生物反应器的智能化水平 将不断提高。
环保意识增强
随着全球环保意识的提高,玻璃生物反应器作为可重复使用的设备 ,将受到更多关注。
07
建议与策略
Chapter
产品开发建议
05
玻璃生物反应器市场发展驱动 因素与阻碍因素分析
Chapter
驱动因素分析
技术进步
随着生物技术的不断发展,玻璃生物反应器的设计和制造 技术也在不断进步,提高了设备的性能和效率,从而推动 了市场的增长。
市场需求
随着生物制药产业的快速发展,对高效、可靠的生物反应 器的需求也不断增加,进一步推动了玻璃生物反应器市场 的增长。
玻璃生物反应器市场洞察报告
汇报人:XXX 20XX-XX-XX
目录
• 引言 • 玻璃生物反应器市场概述 • 玻璃生物反应器应用领域分析 • 玻璃生物反应器技术发展分析 • 玻璃生物反应器市场发展驱动因素与阻碍因素
分析 • 玻璃生物反应器市场发展前景与趋势预测 • 建议与策略
01
引言
Chapter
研究。
新药发现
科研机构利用玻璃生物反应器进行 新药筛选和发现,寻找具有治疗潜 力的药物候选物。
细胞株建立
科研人员利用玻璃生物反应器建立 细胞株,为药物研发和生产提供稳 定、可靠的细胞来源。
其他应用领域
再生医学
玻璃生物反应器用于再生医学的 细胞培养,支持组织工程和器官 再生研究。
环境监测
玻璃生物反应器用于环境监测领 域的微生物培养和繁殖,支持环 境质量和生态系统的研究。
生物活性玻璃材料的制备与应用研究

生物活性玻璃材料的制备与应用研究近年来,随着生物医学领域的不断发展,生物活性玻璃材料作为一种具有广泛应用潜力的新型材料备受关注。
生物活性玻璃材料以其良好的生物相容性和生物活性,可以广泛用于骨组织修复、药物传递以及组织工程等多个领域。
本文将对生物活性玻璃材料的制备和应用进行探讨。
一、生物活性玻璃材料的制备方法1. 熔融法制备:熔融法是生物活性玻璃材料制备的常用方法。
通过将多种金属氧化物和无机盐混合加热熔融,然后迅速冷却得到玻璃材料。
不同的成分配比可以获得不同性质的玻璃材料。
2. 溶胶-凝胶法制备:溶胶-凝胶法是一种制备高纯度、纳米级生物活性玻璃材料的方法。
通过将金属盐和有机预体进行水解、缩合和烧结等过程,最终得到具有良好生物活性的纳米级生物活性玻璃材料。
3. 生物结构仿生法制备:生物结构仿生法是新近出现的一种生物活性玻璃材料制备方法。
通过对自然界中的生物材料进行分析,模仿其结构和组成,最终制备出具有类似生物结构的生物活性玻璃材料。
二、生物活性玻璃材料的应用1. 骨组织修复:生物活性玻璃材料具有良好的生物相容性和生物活性,可以与骨组织充分结合,促进骨细胞生长和骨再生。
因此,生物活性玻璃材料被广泛应用于骨组织修复领域,如骨水泥、骨粉和骨填充材料等。
2. 药物传递:生物活性玻璃材料具有较大的比表面积和孔隙结构,能够有效地嵌载和释放药物。
通过调节材料的孔隙结构和表面性质,可以实现不同速率和方式的药物释放,从而提高药物的治疗效果。
3. 组织工程:生物活性玻璃材料可以作为三维支架用于组织工程。
通过将生物活性玻璃材料与干细胞或组织片段相结合,可以促进细胞附着、增殖和分化,从而实现组织再生和修复的目标。
4. 软硬组织接合修复:生物活性玻璃材料还可以在软硬组织接合修复过程中发挥重要作用。
通过使用生物活性玻璃材料作为介质,可以促进软组织和硬组织的接合,提高修复效果。
总结生物活性玻璃材料作为一种具有广泛应用潜力的新型材料,在生物医学领域得到了广泛关注。
纳米介孔生物活性玻璃的制备及研究

纳米介孔生物活性玻璃的制备及研究李艳辉;崔龄元;张景彭;张巍【摘要】本文用模板法制备了一种纳米介孔生物活性玻璃,通过动态光散射和电镜对其进行了表征。
同时研究了这种纳米介孔生物活性玻璃在模拟体液中的生物活性,实验结果用小角X射线衍射,傅里叶变换红外光谱和扫描电镜表征,确定这种纳米介孔生物活性玻璃在模拟体液48小时以后就能形成羟基磷灰石结晶的沉积,同时电镜观察纳米颗粒出现了团聚。
用3-氨丙基-三乙氧基硅烷(APTES)将这种生物玻璃表面氨基化后,将胶原固定其上,通过细胞培养确定胶原的固定能够有效的提高细胞在这种生物活性玻璃表面的生长情况。
%In this paper,a nano-mesoporous bioactive glass was prepared by using cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) as the model agent. The properties of the bioactive glass were characterized by dynamic light scattering (DLS) and electron microscope (including SEM and TEM). Bioactivities of the bioglass were performed in the simulat-ed body fluid (SBF). The results of wide-angle X-ray diffraction (WAXD),Fourier transformation infrared spectrosco-py (FTIR) and scanning electron microscope (SEM) indicated that after immersing in SBF over 48 hours,the particles aggregated together. Collagen was selected to immobilize on the surface of nano-mesoporous bioactive glass modified by 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). Furthermore,cells were incubated on the surface of collagen immobilizedna-no-mesoporous bioactive glass to evaluate cell adhesion and proliferation.【期刊名称】《长春理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P53-56)【关键词】生物活性玻璃;纳米;介孔;胶原;固定【作者】李艳辉;崔龄元;张景彭;张巍【作者单位】长春理工大学材料科学与工程学院,长春 130022;长春理工大学材料科学与工程学院,长春 130022;长春理工大学材料科学与工程学院,长春130022;长春理工大学材料科学与工程学院,长春 130022【正文语种】中文【中图分类】J527.3硬组织修复的研究最早可以追溯到公元前5000,到1892年,Dreesmann用硫酸钙填充骨缺损,才开始对用无机生物陶瓷治疗骨缺损的研究工作[1]。
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生物玻璃的研究进展及趋势Progress in Research and Development of Bioglass Materials高分子1201 31207050摘要:生物玻璃是一类性能优良的生物材料,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。
本文综述了生物玻璃材料的研究进展、增韧方法、目前的临床应用情况及相关复合材料,展望了其发展趋势。
关键词:生物玻璃;增韧;应用;复合Key words:bioglass;strengthen;application生物玻璃的研究已达二十多年,现已成为材料学、生物化学以及分子生物学的交叉学科。
由于生物玻璃具有人体硬或软生命组织有机联结的特点,在骨科、牙科、中耳等方面,对人体的伤害部位可进行修护治疗以至康健,其前景可观。
1.生物玻璃发展现状1972年美国佛罗里达大学教授Dr. Larry Hench 发明了Na2O-CaO-SiO2-P2O5系统生物玻璃(Bioglass)后,生物玻璃便因与其它惰性生物材料所不同的生物活性和与人体软组织牢固的结合性以及良好的稳定性而很快引起了人们的广泛关注。
继Hench 之后,又有多种生物活性玻璃不断被开发研制出来。
如西德Bromerx 等在生物活性玻璃成分基础上,减少钾、钠含量,增加钙、磷含量,合成了塞拉维托玻璃[1];1982年,日本京都大学的小久保正等研制成功A-W 微晶玻璃;后在A-W 微晶玻璃中添加少量的32O Al 、32O B 研制成BGC 人工骨[2]。
为满足临床使用的需要,生物材料必须被加工成一定形状,这就要求所使用的生物材料具有良好的加工性能。
目前,研究较成功的生物玻璃有SiO2-Na2O-CaO-P2O5系统、CaO-P2O5-SiO2系统、K2O-MgO-SiO2-B2O3-F 系统等。
生物玻璃材料被广泛应用于软骨、硬骨和肌体组织的修复、替代、再生以及用作大肠、气管、血管等软组织修复所要求的支架材料,此外还用于人体骨缺损的填充和整形外科手术骨头移植用的支架制造等方面。
生物玻璃材料与具有单一组成的羟基磷灰石(HA)相比虽然具有无可比拟的优越性,但其机械强度低、韧性差,因此限制了它的广泛应用,要想作为人工骨的替代品就必须要有良好的断裂韧性和高的强度,为此生物玻璃材料的补强增韧便成为今后主要的研究方向。
2.生物玻璃的增韧2.1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[3]。
黄正杰等开发的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[4]。
自增韧技术的采用在一定程度提高r玻璃材料的某些力学性能,为实现临床应用带来了可能。
2.2颗粒增韧利用生物玻璃或陶瓷与其他颗粒相复合的方法提高整体材料的强度,复合方式有多种,可分为:①与活性生物颗粒相复合,作为增强相与轻基磷灰石相复合。
②与生物惰性颗粒相复合。
选择具有生物活性的生物玻璃为母材与其他惰性颗粒组成复合材料,从而保存活性提高强度和韧性。
2.3纤维增韧碳纤维、碳化硅纤维及金属纤维都被用于生物玻璃陶瓷材料的补强增韧,如将碳纤维切成一定长度的小段,并以水为介质与磷酸钙充分混合,将得到的浆料球磨混合后真空热压烧结,制得的复合材料最终抗弯强度为23.6MPa,拉伸变形率为0.36%,提高了材料的韧性[5]。
2.4层状复合增韧层状复合增韧的核心是将结构陶瓷中的层状增韧机理引入生物材料。
用生物活性材料(生物玻璃或HA)为基体材料,引入碳素等延性材料作为夹层材料,制备胚体,该胚体在氮气保护下热压烧结,得到基本致密的块体,其断口为阶梯状断裂,表明复合陶瓷整体在达到最大载荷点后失效不是突变的,而是裂纹在石墨层中扩展,并逐步被吸收,呈Z状扩散,因而避免了脆性断裂。
2.5生物活性玻璃涂层生物玻璃加涂士医用金属等的基底上形成的一种涂层材料,其目的在于利用生物玻璃与骨键合的生物活性以及金属的高强度,构成可承受负载的骨和牙等硬组织替换材料。
目前提出的功能梯度涂层即通过增加过渡性涂层,缩小基体与活性涂层间热膨胀性能的差异,从而增强两者之间的结合力,取得了一定的效果。
3.生物玻璃的应用3.1生物玻璃在牙科治疗中的应用生物玻璃自1985年开始应用于临床修复骨、关节软骨、皮肤和血管损伤。
人工中耳骨MEP 是生物玻璃材料最早产品,它既可与软组织(耳膜)连接,又可与骨连接,临床结果显示较好于其他生物陶瓷和金属材料。
第二代生物玻璃材料 ERMI 可用于填补牙根空位,避免牙床萎缩[6]。
ERMI 与牙床骨连接紧密,较之预防牙床萎缩的其他材料有更好的疗效。
第三代生物玻璃材料早期产品PerioGlas,主要用于牙周疾病所致骨缺损重建和拔牙后局部填充。
长期临床研究显示,PerioGlas 临床效果良好,对人体无不良反应。
含50%磷酸的生物玻璃可用于治疗牙本质过敏和早期釉质龋齿[7]。
原因是生物活性玻璃微粒由于与其植入髓室穿孔处与血液及牙槽骨骨组织接触时,可在瞬间与组织间发生复杂的离子交换,在生物玻璃表面形成富硅凝胶层,并聚集形成碳酸羟磷灰石层,通过钙磷层的快速形成并沉积在穿孔区牙周组织内,最终钙化,形成牙骨质和牙周新附着。
Bakry 等研究含50%磷酸的生物玻璃[8],结果显示其生物相容性良好,是一种安全的生物材料。
3.2生物玻璃在骨骼修复中的应用生物玻璃在牙科疾病预防和治疗中取得良好临床效果后,随即也应用于骨科,其产品有固骼生(NovaBone)。
生物玻璃力学强度较差,主要用于非承重部位骨缺损修复。
由于生物玻璃表面在人体的生理环境中可发生一系列的化学反应,并可直接参与人体骨组织的代谢和修复过程,最终可以在材料表面形成与人体相同的无机矿物成分——碳酸羟基磷灰石)]CO ,(2OH )(PO -[CaO -23-6410, 并诱导骨组织的生长,所以可用于人体骨缺损的填充和修复。
Ameri 等报道在青少年特发性脊柱侧凸患者后路脊柱融合矫形术中分别采用生物玻璃和自体髂嵴骨移植,术后平均随访34.7个月(最短24个月)发现,生物玻璃组临床效果与自体髂嵴骨移植组相同,且可减少自体髂嵴骨移植所带来的并发症[9]。
Seddighi 等报道在颈椎病前路融合术中采用填充生物玻璃和自体骨的钛网,平均随访14.3个月显示,其脊柱融合率与仅填充自体骨的钛网相比基本相同[10]。
3.3生物玻璃在药物载体方面的应用药物治疗载体也是生物玻璃最有前景的应用之一。
各种各样的药物储存在多孔的生物玻璃中,然后植入人体的有关关键部位,随着生物玻璃表面反应的进行,药物将释放,达到有的放矢的治病目的,与传统的注射方法相比,有均匀、长时间治疗等众多的优点,有最大效率的疗效。
3.4生物玻璃在创口愈合中的应用生物活性玻璃用于促进伤口的愈合也是当今的一个研究方向。
国内外的一些专利对此均有涉及。
如美国的D.C.格林斯潘等就在其专利中介绍了一种用于加速创伤和烧伤愈合的组织物,其中就包含有活性玻璃。
生物活性玻璃的加速促进创口愈合的机理为:当该材料植入人体内,在体液的作用下,+Ca等活性大的Na、+2离子首先溶出,体液中的+H进入玻璃表面形成Si-OH,然后由于Si-O-Si键破坏,无规网络被溶解,可溶性硅以硅醇形式被放出,并且迅速在材料分体表面形成一个羟基磷灰石胶结层。
可溶性硅有分子水平结缔组织的代谢作用和结构作用,生物玻璃溶解后,局部Si浓度的升高可促进细胞新陈代谢的细胞内部相应,激发促创伤愈合因子的自分泌反应,参与创伤修复的所有细胞在促创伤愈合因子的自分泌反应,参与创伤修复的所有细胞在促创伤愈合因子的刺激下加速生长和分裂,并聚集于材料表面形成的羟基磷灰石胶结层,使新生组织能整个创面顺利爬移和覆盖。
4.复合生物玻璃4.1与高聚物复合的生物玻璃佛罗里达大学对聚矾和生物玻璃复合材料进行了研究,分散相可通过研磨等方法使之显露生物活性表面,以利于人工修复骨材与人骨键合。
对生物玻璃和PMMA等有机骨水泥及其他可用于人体的材料如HDPE的复合。
研究的报道较多,复合材料表面也有经基磷灰石析出。
有的复合树脂牙中玻璃的加人量甚至可达92%(质量分数)。
4.2与合金复合的生物玻璃由于合金具有自身的优势,仍被广泛用作医用材料。
通过等离子喷涂等方法在金属合金表面涂覆具有生物活性的经基磷灰石或生物玻璃等涂层材料,是改善医用合金的生物活性和相容性的有效手段,也是近几年来生物医学材料领域中研究的热点之一。
但临床应用发现植人人体后,涂层会从合金表面剥落,使基体金属和植人体之间的结合强度急剧下降。
主要原因是涂层与金属之间的结合强度较低、涂层内应力高、涂层不致密、涂层过薄和化学稳定性不佳。
为提高化学稳定性,可在合金基体和涂层间引人一层生物玻璃,其化学性质稳定、形成致密的过渡层。
4.3与纤维复合的生物玻璃生物玻璃与纤维复合后,可改善材料的韧性。
Kasuga 等采用多阶段处理工艺得到了高强度的磷酸盐微晶玻璃和β-23)Ca(PO 纤维复合的材料。
对碳纤维增强微晶玻璃的研究表明:碳纤维的加人,不仅改变了裂纹扩展方向,而且吸收裂纹扩展过程中产生的能量,使得复合材料的KIC 和抗弯强度大大提高,但生物活性并没有降低。
近期研究显示,应用生物活性纤维作为第2相的一部分,很可能制备出与人骨的弹性模量一样的各向异性的生物复合材料。
4.4与氧化锆复合的生物玻璃在生物玻璃中引人2ZrO 的目的是获得高强度的生物材料。
对(42%-59%)2SiO -(7%-15%)O Li 2-(4%-5%)52O P -(15%-28%)2ZrO (质量分数)系统的微晶玻璃,其主晶相为43PO Li 和不同晶型的2ZrO ;较高质量分数的2ZrO (20%)和52O P (10%)使生物玻璃有很好的力学性能。
5.展望随着材料科学、生物科学和医疗科学的发展,生物玻璃材料,由于其可以对肌体组织进行修复、替代与再生,而且具有较高的生物活性、生物相容性和化学稳定性,必将在医疗技术、仿生科学中得到更多的应用。
近年来,研究人员对生物活性玻璃材料不断改进,制备纳米级的微孔生物材料和有机/无机复合材料,以有机改性无机生物材料是生物玻璃材料的发展方向。
若在增韧方面取得应用性的进步,使其可以任意塑性,既具备机械强度又具有力学韧性,必能极大的改善临床上的不足现状。
随着研究工作不断深入,对于生物玻璃的各项性能的改进必将取得更大的进步。
参考文献[1]唐倩.生物活性玻璃的研究进展[J].国际口腔医学杂志,2006,33(4):275[2]黄占杰,等.中国生物医学工程学报,2000,19(1):66[3]颜正卿,等.无机生物材料.北京大学出版社,1994[4]朱光明,黄占杰,等.硅酸盐学报,1988;16(5):416[5]师昌绪,等.材料大辞典.北京:化学工业出版社,1994[6]沈健,刘守华.生物玻璃强度性质的改进方法[J].陕西科技大学学报,2004.22(I):44-8[7]李世普.特种陶瓷工艺学[M].武汉:武汉工业大学出版社,1997:98-103[8]Hench LL,Wilson J. Surface-active biomaterials. Science 1984;226(467)630-635[9]潘峰,等.脊髓损伤后细胞凋亡及骨修复.中华外科杂志,2006;44(24):178-186[10]吕德成,袁先厚,等.脊髓损伤神经保护作用研究.中国脊柱脊髓杂志,2004;16(12):327-334。