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* * ２０１１年１１月8号 　　　　　　　０９０１０１４２３２ 　　　　　　　　　　　　　　　　 于守印 生物玻璃及其复合材料 研究进展 主要内容 1 生物玻璃简介 2 生物玻璃的生物活性 3 生物玻璃的制备方法 4 生物玻璃的应用 5 生物玻璃复合材料 6 生物玻璃及其复合 材料发展趋势展望 1.1 生物玻璃的定义 生物活性玻璃是指能够满足或达到特定生物、生理功能的特种玻璃。 1.2 生物玻璃的特点 生物玻璃是无机生物医用材料中的一个重要分支。 （1）具有良好的生物相容性，没有毒副作用； （2）容易与周围的骨骼形成紧密牢固的化学键合，或经生物降解形成新的骨骼成分（由于它们的化学组成与生物体的自然骨骼相似）； （3）生物玻璃的力学性能较差，限制其应用。 １、生物玻璃的简介 　（１）生物玻璃的制法与工业玻璃类似，在1400℃左右高温下熔制，均化后浇注到不锈钢模具中成形 ，退火后即得到其制品。由于生物材料的特殊要求，制备生物玻璃须采用高纯试剂作原料，以铂坩埚为容器，尽可能减少杂质混入。由于生物玻璃化学稳定性差，易与环境中的水分反应，因此在加工、灭菌和保存中，须保持干燥，防止变质。生物玻璃的机械强度低，只能用于承力不大的体位，如耳小骨、指骨等的修复。将生物玻璃涂敷于钛合金或不锈钢表面，在临床上可制作人工牙或关节。 但目前主要用溶胶凝胶制备，这样能很好的保留其生物活性。 ３、制备方法 (2)研究过程： 采用手段：动物实验或模拟实验 动物实验显示：生物玻璃植入动物体内后与其他植入材料（如：不锈钢，聚甲基丙烯酸甲酯或氧化铝）形成显著对比，它能引起形成一层薄的，将材料与骨分开的纤维包膜。 X-ray分析显示：其上面形成了一层结晶羟基磷灰石层（HA）。 透射电子显微镜（TEM）显示：骨和植入物结合6周后的界面处，出现了正常的骨细胞（造骨细胞），造骨细胞产生了与正在生长的HA层结合的胶原纤维。 在体外含有钙离子和磷酸盐离子的溶液中实验表明：在植入物表面形成的HA层是由于结晶HA通过玻璃和溶液中离子不均匀成核和生长，其结合界面的机械强度足够高，以至于当承载时，骨或玻璃都不会率先断裂，界面也不会衰退。 金刚石切片机分析表明：在超微结构，纳米尺寸级别，HA晶体同胶原纤维的紧密穿插。 （3)研制成功： 标志：美国佛罗里达大学Hench 教授等人1971 年开发成功45S5玻璃。 45S5生物玻璃的组成：Na2O24.5wt%，CaO24.5wt%，P2O56.0wt%，SiO245wt%。 制备思路：他们在普通的Na2O-CaO-SiO2玻璃系统中加入6wt%的P2O5，使得材料在元素成分上与自然人体骨骼有所接近，这种材料不仅对人体无害，而且由于P2O5的加入，增加了生物活性。他们把这种材料叫做“生物玻璃”从而揭开了玻璃和玻璃陶瓷材料作为生物体材料的序幕。 优点：对人体无害，与骨组织亲和性也好，而且还能够与周围的骨骼组织牢固的结合在一起。 应用情况：它的一些产品如牙科所用的中耳骨、骨骼损伤修补等已进入市场或在临床应用中。 缺点：力学性能不够理想。不能直接应用于人体的承受载荷的部位，而主要用于骨填充材料和生物涂层。 ４、生物玻璃的应用 生物玻璃的早期应用主要是在口腔方面。 应用领域：用于下颌骨置换、牙槽脊增高、牙周病治疗、根管充填、盖髓、拔牙窝充填、预防牙槽萎缩、骨腔充填等。 目前国际上己发展为产品的牙科用生物玻璃陶瓷有两种: ERMI：由美国生物材料公司生产，形如牙根，用于牙根拔除后的牙窝充填，以防止牙床萎缩； PERIOGLAS粉（710～90μm）：是牙周炎的克星，用于治疗牙周炎中牙根与牙床的脱裂。 牙周炎在世界上患者众多，此炎症使牙根与牙床脱裂，PERIOGLAS既能与牙根成键连接，也能与牙床成键连接，因此，PERIOGLAS粉的填入，能使牙根与牙床再次紧密相连，使人免受痛苦。 生物活性玻璃糊剂与口腔微生物作用 可使内氏放线菌10min内丧失活力； 放线共生放线杆菌、牙龈类杆菌、变链菌在60min 内丧失活力； 血链球菌在60min较显著丧失活力。 在水溶液中生物活性玻璃对龈上龈下菌斑有着广谱抗菌作用。 因此，无论在防龈还是预防牙周病方面，生物玻璃有着广泛的应用前景。 生物玻璃与陶瓷的复合： 　生物玻璃粉体与羟基磷灰石相复合，可得到机械强度很高的烧结体，以改善其致密化过程和机械性能。一般以为复合材料中含有一定量的α-磷灰石和微量β-磷灰石可提高材料的强度。 生物玻璃与金属材料的复合： 　是一种将金属与生物玻璃复合的办法，涂层与底材互相