生物活性玻璃的制备及应用的研究进展

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1、生物活性玻璃的制备及应用的研究进展摘要：牛物活性玻璃是一种具有特殊组成和结构的硅酸盐玻璃材料。通过熔融法、溶胶-凝胶法等制备的生物活性玻璃，广泛应用于骨骼修复、口腔治疗以及创口愈合等方面。已成为材料科学、医学以及生物科学等学科的热点，越來越受到人们的重视。本文主要介绍了生物活性玻璃的相关性质、制备方法以及在各方面的广泛应用。关键词:牛物活性玻璃；溶胶-凝胶法；骨骼修复正文牛物材料，包括牛物玻璃、牛物玻璃陶瓷、牛物磷酸鈣陶瓷以及牛物复合材料、生物涂层等，是一类可对肌体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能的材料"旧。由于其具冇较高的生物活性、生物相容性和化学稳定性⑶

2、，近几十年来的研究十分活跃。生物活性玻璃(bioactiveglass,BG)是一•种具冇特殊组成和结构的硅酸盐玻璃材料，由美国佛罗里达大学Hench教授在1969年研发出来的。具有与骨组织形成化学性结合能力，与骨组织和软组织均有良好的结合能力，在植入体内后生物活性玻璃表而即与体液发生离子反应，最终在玻璃表而形成类似骨屮无机矿物的低结品度碳酸轻基磷灰石层(IICA),因化学组成与生物体的骨骼相似，容易与周围的骨骼形成牢固的化学键合即骨性结合，具冇优良的骨诱导性、骨传导性及牛物相容性，已成为材料科学、医学以及牛物科学等学科的热点，越来越受到人们的重视，特别是生物活性

3、玻璃复合材料的研发成功，更是给人类健康带来了又一突破性进展，广泛开展生物活性玻璃复合材料的研究具有重要的理论价值和应用价值宀"。1生物活性玻璃的制备方法1.1熔融法熔融法是制备生物玻璃最常用的办法Z—，采用该方法制备的生物玻璃密实无孔、比表面积小。熔融法的一般制备工艺是将原料混合均匀后，在千摄氏度以上的高温下熔融成玻璃液，保温一段时间后淬冷，得到成晶。熔融法制备工艺简单、易于大规模生产，但是通过熔融法制得的生物玻璃，其组成范围和生物活性都受到一定的局限，因为高温容易使配料中的磷等元索挥发、使其成分的控制难以精确，而且玻璃的高温熔制容易导致Si-OH官能团的减少，且

4、得到的生物材料屮C/的溶解性能相对较低，这些因素都会降低材料的生物活性。另外制备反应温度也比较高，能耗较大z°1.2溶胶-凝胶法近年來，溶胶-凝胶技术已成为制备新材料的重要方法。不同于传统的熔融法制备的生物活性玻璃，溶胶-凝胶生物活性玻璃(sol-gelderivedbioactiveglasses,SGBG)是由大量的粒径为儿十纳米的微球组成，微球堆积间隙形成均匀分布的微孔，孔径分布在几纳米到几十纳米何。虽然溶胶■凝胶工艺过程若干机制尚未清楚，但典型的溶胶■凝胶反应通常包括两个步骤：(1)烷氧基金属冇机化合物水解成疑基化合物；(2)轻基化合物缩合及缩聚过程。溶胶

5、■凝胶法制备生物活性材料的原料非常丰富，有硅溶胶、硝酸钠［NaNO3］.磷酸［H3PO4］、正硅酸乙酯［Si(OC2H5)4］、四水硝酸钙［Ca(NO3)2-4H2O］等。LiquidingredientsMixingReactingDryingDrygelBulk图1溶胶■凝胶法原理图⑼SGBG-8的化学组分为:60%SiO,36%CaO,4%P2O5(mol%),将一定量的正硅酸乙脂、硝酸钙和磷酸三乙脂，盐酸为催化剂，按照一定比例依次将每种原料加入烧杯后搅拌制成均匀溶液，在室温下陈化，形成凝胶。将凝胶分别置于70°C和15(TC干燥，将得到的凝胶块在600°C

6、的箱式电阻炉内热处理，在玛瑙研钵内研磨，得到白色生物玻璃粉MSGBGo2生物玻璃制备流程工艺流程包括：溶胶的制备、溶胶■凝胶转化、凝胶干燥等步骤。缩聚过程可形成二氧化硅(SiOJ无机网络，水和醇的挥发造成网络的多孔性，使其具有较大的比表而积⑹。高的比表而积和均匀分布的微孔冇利于捉高材料的化学反应活性和降解速度，形成较多的轻磷灰石矿物的成核位以及改善材料的组织细胞亲和性，促进有利于新骨生长的各种胶原、蛋白物质及骨细胞的附«[12]o1.3纳米生物活性玻璃(NBG)的制备在原來溶胶-凝胶生物活性玻璃研究的基础上，通过一定的分散技术制备了具有良好生物活性的纳米级7BG粉

7、体，并通过实验证明NBG由于其尺寸小，比表面积大以及其独特的纳米尺度效应等，使其生物活性比原来的溶胶-凝胶生物活性玻璃进一步提高。这种高生物活性和良好的分散性能对于NBG作为高分子/生物玻璃复合多孔支架的无机相填充组分时，可冇效改善复合支架材料的生物活性和力学强度。NBG的化学组分为：60%SiO,36%CaO,4%P2O5(mol%)。所用原料：去离子水；盐酸(HC1)(分析纯)；正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4)(分析纯)；磷酸氢二氨((NH4)2HPO4)(化学纯)；四水硝酸钙(Ca(NO3)2•4出0)(分析纯)；无水乙醇(分析纯)；聚乙二醇(PEG.10

8、000)(