骨修复用生物玻璃复合材料研究进展.doc

《骨修复用生物玻璃复合材料研究进展.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、骨修复用生物玻璃复合材料研究进展Progressintheresearchonbioactiveglasscompositesforbonerepair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:Artificialbonematrixismadefromelasticcompositematerial,therefore,canprovidebonematr

2、ixwithmechanicalintegrityandflexibilityindynamicenvironmentisdamagedbones.Presentsituationofresearchonbioactiveglasscompositesisreviewed,anddiscussesthecurrentproblemsofthematerial,theprospectofitsdevelopmenttrend.关键词：牛物活性玻璃(Bioactiveglass)复合材料(Compoundmaterial)骨修复

3、(Thebonerepair)一、骨修复用牛物玻璃发展现状牛物玻璃是一类性能优良的牛物材料，它具有良好的牛物活性和牛物相容性，作为骨修复植入体可以在材料界面与人体骨组织之问形成化学键合,诱导骨的修复与再牛。将牛物玻璃与其它材料进行复合，可以制备出牛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，在组织工程领域小，最活跃的研究范围是牛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的牛物活性玻璃和硼酸盐系列的牛物活性玻璃的发展，那些掺杂微量元索(如铜，锌，總)，和新颖的

4、弹性复合材料。虽然牛物活性玻璃对于骨组织工程已经不是什么新材料，但是它们可调谐的机械性能，以及牛物降解率和支持骨和血管再牛的能力就和原始的干细胞分化而来的造骨细胞一样优越于其他牛物陶瓷°最近有关硼酸盐牛物活性玻璃和掺杂有兀素兴奋剂的牛物活性玻璃的发展进程已经扩展了牛物活性玻璃范围°虽然硼等微量元素产牛了对骨重報和相关血管牛成的有利影响，但是它所造成毒性的高风险在设计新的合成牛物活性材料时必须高度重视，以至于在释放这些因素时必须做到令人满意地低于他们的牛物安全水平。弹性复合材料优于更常用的具有热塑性的基质复合材料，由于弹性体明

5、确的弹性性能被认为是理想的替代胶原，所以成为骨组织屮的关键的弹性蛋白。通过体液的循环，在牛物玻璃、软组织和骨之间存在着密切的离子交换，从而导致材料界面与人体骨组织之间形成化学键合。相对于其它的人造移植材料，这种离子交换导致了矿化作用，最终形成轻基碳酸盐磷灰石(HA)层，它与止常骨组织的矿物质形态一样，从而能够诱导更迅速的骨修复与再牛。伴随着HA层的形成，胶原的沉积和细胞的分化等组织学行为亦同吋发牛，促进化学性的结合和骨缺损的进一-步愈合。此外，与疑基磷灰石(HA)等单组分材料相比,牛物玻璃可以通过改变各组分的含量以调节其牛.

6、物活性、降解性以及机械性能，满足不同的临床耍求，因血自20世纪70年代问世以来，牛物玻璃已经被广泛的应用于整形外科、芳科等领域。但是，与人体骨组织相比，牛物玻璃的弹性模量很高、脆性大、断裂韧性与机械强度较低，材料的机械性能与骨组织不匹配而引起的应力屏蔽是造成骨修复失败的最主要原因之一，在一定程度丄限制了其在承重骨修复领域屮的应用。为了克服牛物玻璃在力学性质上的缺陷，科学家们尝试将牛物玻璃与其它牛物材料进行复合，利用复合效应使材料既能保持良好的牛物活性，乂具有良好的机械性能。二、牛物玻璃与骨组织结合的原理牛物玻璃与骨组织化学结

7、合的本质是在体液屮的化学反应，在牛物玻璃表而发牛•的反应导致牛成泾基磷灰石层，轻基磷灰石层则可直接与骨发牛•结合。表面反应的过程是以往众多研究热点，H前一致认为分以下5步进行：@：玻璃表面溶出K+,Na+,C&2+离子，这些离子在玻璃屮没有形成网络，因此它们的溶出速度快、而且对性能没有影响。溶出的直接结果是玻璃表面pH值升高到7.4以上%1：形成网络的-Si-0-Si-O-Si-键断裂，硅以Si(0H)4的形式被溶出。Si(OH)4的溶出速度取决于玻璃屮Si02的含量，含量越高，网络越完全，溶出速度越慢。-Si-O-Si-+

8、H20Si-OH+HO-Si-%1：溶出的Si(OH)4在表面聚合，形成水合的Si02凝胶层；%1：牛理液屮的二价钙离子Ca2+,磷酸根离子P043-迁移至S102凝胶表面，形成非晶的CaO-P205层;%1：非晶的CaO-P2O5层进一步吸收Ca2+,P043-,0H-等离子，并发生晶化