生物醫(yī)用陶瓷材料1

CompanyLogo生物醫(yī)用陶瓷材料

(BiomedicalCeramicMaterials)倪似愚2012-10.16synicn@CompanyLogo生物陶瓷材料12生物玻璃材料前沿介紹3前沿介紹CompanyLogo一陶瓷晶體結(jié)構(gòu)按組成可分為：氧化物陶瓷、硅酸鹽陶瓷特點(diǎn)結(jié)合鍵：以離子鍵為主，可含有一定比例的共價(jià)鍵成份：確定，可用分子式表示性質(zhì)：具有典型的非金屬性質(zhì)CompanyLogo一AX型晶體結(jié)構(gòu)具有NaCl結(jié)構(gòu)的離子晶體的晶胞CompanyLogo具有CsCl結(jié)構(gòu)的離子晶體的晶胞CompanyLogo二AmXn型晶體結(jié)構(gòu)具有CaF2結(jié)構(gòu)的離子晶體的晶胞CompanyLogo1.良好的生物相容性二.生物醫(yī)用陶瓷材料的基本條件與要求2.雜質(zhì)元素及溶出物含量低3.有效性4.成型加工性能5.良好的耐消毒，滅菌性CompanyLogo第一節(jié)生物陶瓷生物陶瓷的發(fā)展概況及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)生物陶瓷材料是指與人體工程有關(guān)的可用于人體組織修復(fù)的一類陶瓷材料具有以下特點(diǎn)在人體內(nèi)理化性能穩(wěn)定，具有良好的生物相容性材料的性能可通過(guò)成份設(shè)計(jì)進(jìn)行控制容易成形，可按需要制成各種形狀和尺寸容易著色，是較理想的口腔材料全瓷牙CompanyLogo生物陶瓷材料的分類按其生物性能，生物陶瓷可分為三類CompanyLogo發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段材料與組織的結(jié)合第一代生物惰性材料金屬、熱解碳、Al2O3、ZrO2、Si3N4bioMATERIALS第二代生物活性材料羥基磷灰石、TCPBIOMATERIALS第三代活性、可降解BIOmaterials生物活性玻璃、硅酸鈣CompanyLogo陶瓷顯微結(jié)構(gòu)由許多不規(guī)則的晶粒所組成，中間有晶界隔開CompanyLogo不同化學(xué)組成的陶瓷表面及截面結(jié)構(gòu)CompanyLogo典型的生物陶瓷材料1.惰性生物陶瓷材料生物惰性陶瓷是一類暴露于生物環(huán)境中，與組織幾乎不發(fā)生化學(xué)變化的材料，所引起的組織反應(yīng)主要表現(xiàn)為材料周圍會(huì)形成厚度不同的包裹性纖維膜主要用于人體骨骼，關(guān)節(jié)及齒根的修復(fù)與替換，以及心臟瓣膜等CompanyLogo典型的生物陶瓷材料A

氧化鋁陶瓷生物醫(yī)用氧化鋁陶瓷由高純Al2O3組成，主要晶相為剛玉（α－Al2O3）的陶瓷材料，有穩(wěn)定的剛玉型結(jié)構(gòu)，屬于六方晶系，氧原子形成六方最緊密弄堆積，六個(gè)氧原子（離子半徑為0.132nm）圍成一個(gè)八面體，半徑較小的鋁原子離子半徑為0.057nm）則處于八面體中心的空隙，單位晶胞是面心的菱面體CompanyLogoa化學(xué)組成和物理性能氧化鋁陶瓷的性能CompanyLogob

幾個(gè)重要性能及要求CompanyLogo致密的氧化鋁生物陶瓷與機(jī)體之間會(huì)形成一種形態(tài)性結(jié)合，即依靠組織長(zhǎng)入材料表面凹凸不平而實(shí)現(xiàn)機(jī)械鎖合多孔的氧化鋁陶瓷，新生組織可長(zhǎng)入空隙內(nèi)，會(huì)提高生物陶瓷與機(jī)體組織之間的結(jié)合強(qiáng)度用于關(guān)節(jié)修復(fù)，牙根種植，制作骨折夾板與內(nèi)固定器件，最適用于人工關(guān)節(jié)頭和臼等承受摩擦力作用的部位CompanyLogo優(yōu)點(diǎn)：生物相容性良好，在人體內(nèi)穩(wěn)定性高，機(jī)械強(qiáng)度較大缺點(diǎn)：與骨不發(fā)生化學(xué)結(jié)合，長(zhǎng)時(shí)間后與骨固定會(huì)發(fā)生松馳機(jī)械強(qiáng)度不高彈性模量過(guò)高（380GPa）摩擦系數(shù)、磨耗速度較大CompanyLogo措施：采用多孔氧化鋁把氧化鋁陶瓷制成多孔質(zhì)形態(tài)，使骨組織長(zhǎng)入其空隙而使植入體固定，保證植入物與骨頭的良好結(jié)合缺點(diǎn)：

降低了陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度，多孔氧化鋁陶瓷的強(qiáng)度隨空隙率的增加而急劇降低，只能用于不負(fù)重或負(fù)重低的部位改善：

將金屬與氧化鋁復(fù)合，在金屬表面形成多孔性氧化鋁薄層CompanyLogoB其它的惰性氧化物陶瓷氧化鋯陶瓷單斜晶體(m)四方晶(t)立方晶(c)熔體1170℃2370℃2715℃CompanyLogo氧化鋯，氧化鎂，以及混合氧化物陶瓷（如組成：氧化鋯50-60%,氧化鋁10-20%,氧化鉀7-10%的陶瓷）

混合氧化物陶瓷組成，色澤，熱膨脹系數(shù)可調(diào)，可用作人工牙齒CompanyLogo二氧化鋯全瓷冠，是由整體瓷塊由計(jì)算機(jī)輔助，由銑床半機(jī)械制造的，強(qiáng)度和抗脆性可與金屬烤瓷媲美的，又對(duì)身體無(wú)毒無(wú)害，不含金屬，強(qiáng)度卻可和金屬烤瓷相當(dāng)。目前最理想的烤瓷修復(fù)，前牙美容修復(fù)體。由于氧化鋯工藝的改進(jìn)，基地冠的厚度由原來(lái)的的1mm，減為0.8mm,需磨除牙體面積變小，釉質(zhì)丟失率最低。適用于任何一種要求烤瓷制作的高端情況氧化鋯美容前氧化鋯美容后二氧化鋯預(yù)約費(fèi)用2800元每顆CompanyLogoC

非氧化物陶瓷SiC材料，硬度高，強(qiáng)度大，導(dǎo)熱導(dǎo)電性好，是耐磨，耐腐蝕性材料

Si3N4材料，可代替氧化鋯作關(guān)節(jié)置換假體，比氧化鋯有更好的使用壽命CompanyLogo2.生物活性陶瓷1892年，Dreesman首次發(fā)表了利用硫酸鈣(CaSO4·H2O)修復(fù)骨缺損1920年，Albee發(fā)現(xiàn)磷酸三鈣(Tricalciumphosphate,TCP)可以刺激骨形成1928年，Leriche和Policard就開始研究和應(yīng)用磷酸鈣作為骨替換材料，他們希望磷酸鈣在體內(nèi)能夠釋放一些鈣、磷離子，促進(jìn)骨的發(fā)生1969年,美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的Hench教授，成功地研究了一種生物玻璃，可用于人體硬組織的修復(fù)，能與生物體內(nèi)的骨組織發(fā)生化學(xué)結(jié)合，從而開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的生物醫(yī)用材料研究領(lǐng)域—生物活性材料CompanyLogo1972年，Aoki和Jarcho成功燒結(jié)了羥基磷灰石，制得了羥基磷灰石陶瓷，并在隨后的幾年中發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)羥基磷灰石具有良好的生物活性，從此開始了生物活性陶瓷發(fā)展的新紀(jì)元；1973年，Driskell等報(bào)道了β-Ca3(PO4)2多孔陶瓷植入生物體后，能被迅速吸收，并發(fā)生了骨置換，稱之為可吸收陶瓷(Absorbableceramics)，即生物可降解陶瓷；1976-1981年，Jarcho,Hench,Groot,Daculsi,Osborn等研究證明鈣磷基骨替換材料不僅具有良好的生物相容性，而且具有骨傳導(dǎo)性能，可與宿主骨直接形成骨鍵合，導(dǎo)致骨替換材料和骨之間的緊密結(jié)合CompanyLogo生物活性陶瓷在生物體內(nèi)與周圍組織甚至軟骨組織形成較強(qiáng)的化學(xué)鍵，用于骨組織修復(fù)70年代，Hench教授提出“生物活性”的概念，從而開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的生物醫(yī)用料研究領(lǐng)域——生物活性材料，也改變了“任何人造植入體在人體內(nèi)都將引發(fā)異體反應(yīng)并在界面形成非黏附性疤痕組織”的觀點(diǎn)HenchLL.JBiomedMaterRes1971;36:117-141“生物活性”材料是一種在材料與組織界面誘發(fā)特異性化學(xué)反應(yīng)并形成材料-組織牢固鍵合的材料

HenchLL.AnnalsofNewYorkAcadSci:NewYork.1988;523:54-65CompanyLogoA生物活性陶瓷（鈣-磷生物陶瓷）HAP是人體骨和牙齒的重要組成部分，人骨成份中HAP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為65%，人的牙齒釉質(zhì)中HAP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)剛在95%以上，具有優(yōu)秀的生物相容性羥基磷灰石（hydroxyapatite,簡(jiǎn)稱HAP）分子式是Ca10(PO4)6(OH)2體積質(zhì)量為3.16g/cm3，性脆微溶于水，水溶液呈弱堿性pH(7-9）,易溶于酸，難溶于堿HAP是強(qiáng)離子交換劑CompanyLogo濕法制備羥基磷灰石羥基磷灰石的XRD圖譜羥基磷灰石TEM圖譜CompanyLogoHAP生物陶瓷的脆性大，在生理環(huán)境中抗疲勞性能差，不用于人體承力部位的修復(fù)

羥基磷灰石陶瓷的部分力學(xué)性能CompanyLogo

骨的功能與其構(gòu)型密切相關(guān)。骨最顯著的特性是能夠沿著機(jī)械應(yīng)力線產(chǎn)生新骨進(jìn)行自身修復(fù)和調(diào)整，這些性質(zhì)決定了活體骨是一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)材料，能夠使健康骨保持高抗疲勞強(qiáng)度，因此骨缺損只發(fā)生在一些極端條件下或發(fā)生在體內(nèi)某種代謝紊亂造成不健康骨存在的部位。對(duì)天然骨材料的力學(xué)性能的研究進(jìn)行得比較有限，因?yàn)橐话愎墙Y(jié)構(gòu)和長(zhǎng)骨的小梁結(jié)構(gòu)使骨在對(duì)應(yīng)力的行為方面表現(xiàn)為一種各向異性材料，因此各種有關(guān)機(jī)械應(yīng)力值的報(bào)道都不同，取決于各自的加載方法。其他影響骨樣品上機(jī)械應(yīng)力計(jì)算的因素包括試驗(yàn)條件、試樣的新鮮程度和被采樣的個(gè)體年齡

骨的力學(xué)性能CompanyLogo人工骨結(jié)構(gòu)圖

CompanyLogo骨的力學(xué)性能CompanyLogo多孔HAP陶瓷人體的骨組織就是一種多孔的組織，以適應(yīng)一定范圍內(nèi)應(yīng)力的變化，多孔HAP的設(shè)計(jì)就是出于模擬人體骨組織結(jié)構(gòu)的想法對(duì)于多孔生物陶瓷種植體，決定骨長(zhǎng)入方式和數(shù)量的因素有：孔徑，孔隙率及孔內(nèi)部的連通性CompanyLogo孔隙的大小應(yīng)當(dāng)滿足骨單位和骨細(xì)胞生長(zhǎng)所需的空間，孔尺寸大于200μm,是骨傳導(dǎo)的基本要求，200－400μm最有利于新骨生長(zhǎng)多孔HAP陶瓷當(dāng)孔隙率超過(guò)30%后，孔隙可以相互連通，新骨組織可以從人工骨表面長(zhǎng)入內(nèi)部貫通性孔隙孔隙率越高，越有利于新骨的長(zhǎng)入，為滿足臨床應(yīng)用對(duì)力學(xué)性能的要求，一般種植體孔隙率在45－55%CompanyLogoHAP陶瓷與骨鍵合的機(jī)制隨著礦化的進(jìn)行，無(wú)定形帶縮小至0.05－0.2μm，HAP植入體和骨的鍵合就是通過(guò)這個(gè)這個(gè)很窄的鍵合帶實(shí)現(xiàn)的HAP陶瓷植入骨內(nèi)后由成骨細(xì)胞在其表面直接分化形成骨基質(zhì)，產(chǎn)生一個(gè)寬為3－5μm的無(wú)定形的電子密度帶，膠原纖維束長(zhǎng)入此區(qū)域和細(xì)胞之間，骨鹽結(jié)晶在這個(gè)無(wú)定形帶中發(fā)生HAP陶瓷與骨形成鍵合的表現(xiàn)在光學(xué)顯微鏡下，新骨和HAP植入體在界面上無(wú)直接接觸，其間無(wú)纖維組織存在HAP植入體和骨界面的結(jié)合強(qiáng)度等于甚至超過(guò)植入體或骨自身的結(jié)合強(qiáng)度CompanyLogoHAP涂層鈦基牙種植體

是一種安全，方便的聽小骨缺損替代品，適用于因炎癥（如慢性化膿性中耳炎）或外傷等病癥，造成聽小骨缺損，畸形的患者作聽小骨置換手術(shù)HAP生物陶瓷聽小骨置換假體

CompanyLogo3.可吸收生物陶瓷可吸收生物陶瓷在生物體內(nèi)，被體液溶解吸收或被代謝系統(tǒng)排出體外，最終使缺損的部位完全被新生的骨組織取代主要以β-磷酸三鈣（β-TCP）及硫酸鈣生物陶瓷為代表CompanyLogoβ-TCP在生理環(huán)境下，致密的β-TCP可保持穩(wěn)定，而多孔形的β-TCP則發(fā)生生物降解和吸收，并被新骨逐步取代β-TCP具有較好的生物相容性,植入體內(nèi)后血液中的鈣磷比保持正常，無(wú)明顯毒性反應(yīng)和副作用CompanyLogoβ-TCP控制β-TCP的微觀結(jié)構(gòu)及組成，可制備出不同降解速率的材料，如，隨表面積增大，材料結(jié)晶度降低，晶體結(jié)晶完整性下降，晶粒減小，以及被CO32-、F-、Mg2+等離子取代而使降解加快可吸收生物陶瓷的降解和吸收除受上述因素影響外，還受宿主的人體差異，植入部位等影響要實(shí)現(xiàn)可吸收生物陶瓷的降解吸收與新骨替換同步進(jìn)行是相當(dāng)困難的，常出現(xiàn)溶解速度與新骨生長(zhǎng)速度不匹配，導(dǎo)致局部塌陷CompanyLogo可吸收生物陶瓷植入體后的降解過(guò)程材料先被體液溶解和組織吸收，解體成小顆粒，然后這些小顆粒不斷被吞噬細(xì)胞所吞噬具體機(jī)制A生物化學(xué)溶解是一種體液介導(dǎo)過(guò)程，溶解速率決定于多種因素，包括周圍體液成份和pH值，材料的比表面積，材料的相組成和結(jié)構(gòu)，材料的結(jié)晶度和雜質(zhì)的種類及含量以及材料的溶度積等B物理解體體液侵入陶瓷，導(dǎo)致燒結(jié)不完全而殘留的微孔，使連接晶粒的“細(xì)頸”溶解，從而解體為微粒的過(guò)程C生物因素主要是細(xì)胞介導(dǎo)過(guò)程，如吞噬或遷移被解體的陶瓷微粒CompanyLogo雙相生物陶瓷材料羥基磷灰石陶瓷材料有著優(yōu)良的生物相容性，能較快的引導(dǎo)骨再生，不通過(guò)中間介質(zhì)直接與骨鍵合，然而由于燒結(jié)后的羥基磷灰石晶體結(jié)晶度提高，所以在體內(nèi)很難降解β－TCP比HAP有著更好的溶解性和降解性，但研究表明，β－TCP降解速度太快，不能形成良好的骨鍵合，且過(guò)快的降解速度不利于體內(nèi)生物組織在材料上的附著，不利于誘導(dǎo)成骨混合不同比例的β－TCP和HAP，可得到雙相生物陶瓷材料，通過(guò)調(diào)節(jié)兩都之間的比例，有望實(shí)現(xiàn)材料在體內(nèi)的的降解速度與骨細(xì)胞生長(zhǎng)速度相匹配的問題CompanyLogo前沿進(jìn)展

雙相復(fù)合生物陶瓷材料NiSY,LinKL,Chang,LeeC.β-CaSiO3/β-Ca3(PO4)2compositematerialsforhardtissuerepair:invitrostudies.JournalofBiomedicalMaterialsResearch:PartA2008;85A:72-82.β-CaSiO3β-TCP7:35:53:7不同復(fù)合比例的鈣-硅-磷復(fù)合陶瓷的SEM圖CompanyLogo前沿進(jìn)展

NiSY,LinKL,Chang,LeeC.β-CaSiO3/β-Ca3(PO4)2compositematerialsforhardtissuerepair:invitrostudies.JournalofBiomedicalMaterialsResearch:PartA2008;85A:72-82.

燒結(jié)條件對(duì)鈣-硅-磷復(fù)合陶瓷性能的影響CompanyLogo前沿進(jìn)展

不同比例及不同煅燒溫度下鈣-硅-磷復(fù)合陶瓷在Tris-HCl中的降解性

CompanyLogo前沿進(jìn)展

不同比例的鈣-硅-磷復(fù)合陶瓷在SBF中浸泡1天材料表面SEM圖

β-CaSiO37:35:53:7β-TCPCompanyLogo前沿進(jìn)展

成骨細(xì)胞在不同比例的鈣-硅-磷復(fù)合陶瓷表面的增殖

成骨細(xì)胞在不同比例的鈣-硅-磷復(fù)合陶瓷表面培養(yǎng)3，7天后ALP活性

CompanyLogo鈣磷生物陶瓷的骨誘導(dǎo)性

骨誘導(dǎo)性：1965年Urist成功地用脫鈣骨(DMB)在肌肉內(nèi)誘發(fā)異位成骨并預(yù)言在DMB中含有一種特殊的蛋白，能誘導(dǎo)新骨形成。1982年從牛骨中提取了具有能誘導(dǎo)骨生長(zhǎng)能力的活性蛋白—骨形態(tài)發(fā)生蛋白(Bonemorphogeneticprotein,BMP)，闡述了骨修復(fù)的新概念—誘導(dǎo)成骨：材料誘導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞直接分化為骨母細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞或成骨細(xì)胞，最后形成骨組織的現(xiàn)象。并提出發(fā)生骨誘導(dǎo)必須具有三個(gè)條件：(1)存在可分化為成骨細(xì)胞的間充質(zhì)細(xì)胞(即靶細(xì)胞)；(2)存在引導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化的生物化學(xué)信號(hào)，如骨生長(zhǎng)因子；(3)適當(dāng)?shù)某晒黔h(huán)境。CompanyLogo鈣磷生物陶瓷可傳導(dǎo)骨生長(zhǎng)，即具有骨傳導(dǎo)性，但是否可具有骨誘導(dǎo)性一直是爭(zhēng)論的問題1911年Wells在ArchivesofInternalMedicine一書中提出磷酸鈣鹽有可能對(duì)新骨的發(fā)生有誘導(dǎo)作用Piecuch研究了珊瑚轉(zhuǎn)化的羥基磷灰石植入犬的腋下的皮下，8個(gè)星期后組織學(xué)觀察，未見新骨生成

Misiek等報(bào)告了光滑和粗糙的致密羥基磷灰石植入犬的口腔軟組織中，6個(gè)月后觀察到植入體被纖維組織包裹，而沒有骨組織生成

1988年Heughebeart等研究發(fā)現(xiàn)，磷酸鈣陶瓷植入動(dòng)物非骨部位后，其表面形成骨樣沉積物Yamaxhaki發(fā)現(xiàn)，多孔羥基磷灰石顆粒具有骨誘導(dǎo)能力，致密體則沒有

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四川大學(xué)的張興棟于1991年報(bào)道了多孔磷酸鈣生物陶瓷植入動(dòng)物的肌肉后2個(gè)月，組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)新骨的形成。他認(rèn)為：骨誘導(dǎo)與動(dòng)物的種類、植入時(shí)間的長(zhǎng)短及材料學(xué)因素等有關(guān)。β-TCP只有骨傳導(dǎo)性而沒有骨誘導(dǎo)性，降解速度較快，HA則具有骨誘導(dǎo)性，降解速度較慢。因此他認(rèn)為β-TCP/HAP的復(fù)合材料是一種較理想的生物降解材料

Yuan則認(rèn)為β-TCP具有骨誘導(dǎo)性，另有一些學(xué)者則認(rèn)為HAP和β-TCP都沒有骨誘導(dǎo)性，骨誘導(dǎo)性來(lái)源于BMP。對(duì)這些相互矛盾的觀點(diǎn)有待就其機(jī)理進(jìn)行深入研究

不管鈣磷材料本身是否具有骨誘導(dǎo)性，其作為基體材料對(duì)于信號(hào)分子作用的有效發(fā)揮具有舉足輕重的影響

CompanyLogo2、生物活性陶瓷（鈣-硅陶瓷）硅作為動(dòng)物和人體結(jié)締組織中的一種微量元素，在幼骨發(fā)育階段：

硅在的新骨鈣化區(qū)產(chǎn)生“富集”，并協(xié)同鈣促進(jìn)骨組織的早期鈣化

如果通過(guò)飲食控制硅的攝入量，新生骨發(fā)生畸變LeGerosRZ,Science1970;167:279-280

Nature1972;239:333-334CompanyLogo鈣-磷/鈣-硅基生物活性材料主要差異HA、TCP、HA/TCP、CPC……材料在生理溶液內(nèi)誘導(dǎo)CHA的能力差，生物活性不理想CaO-SiO2-MOn(M=P,Na,K,Mg,Ti,Al)、A-W、CaSiO3…材料在生理溶液誘導(dǎo)CHA的能力強(qiáng)，生物活性優(yōu)良材料-組織之間發(fā)生鍵合存在差異：鍵合時(shí)間

鍵合強(qiáng)度鍵合層厚度HA陶瓷-組織界面A-W陶瓷-組織界面CompanyLogo主要有磷酸鈣[CaSiO3

，Ca2SiO4]，是近年來(lái)開發(fā)的新型的生物材料Ca-Si-Mg系列鎂黃長(zhǎng)石(Ca2MgSi2O7)白硅鈣石(Ca7MgSi4O16)透輝石(CaMgSi2O6)

Ca-Si-Zn系列鋅黃長(zhǎng)石(Ca2ZnSi2O7)

CompanyLogo1.大孔可吸收生物陶瓷

生物陶瓷的發(fā)展方向

2.生物活性可復(fù)合陶瓷

3.金屬表面梯度活性陶瓷涂層

4.骨組織工程CompanyLogo多孔生物陶瓷制備工藝的比較CompanyLogo(a)有機(jī)泡沫浸漬工藝；(b)甲基纖維素造孔；(c)蔗糖造孔；(d)聚乙烯微球造孔；(e)雙氧水發(fā)泡工藝；(f)溶膠-凝膠工藝；(g)快速自動(dòng)成型工藝

CompanyLogo有機(jī)泡沫模板涂覆體多孔陶瓷陶瓷漿料涂覆排除有機(jī)泡沫干燥煅燒漿料浸漬法前沿進(jìn)展

CompanyLogo100μm海綿模板

多孔支架外觀

CompanyLogoβ-CaSiO3a-CaSiO3表面截面

200μmCompanyLogo100μmβ-CaSiO3100μma-CaSiO3

100μmCa/P=1.65Ca/P=1.63CompanyLogo仿生納米組織工程支架CompanyLogo

第三節(jié)生物玻璃

生物玻璃是經(jīng)特別設(shè)計(jì)的化學(xué)組成可誘發(fā)生物活性的含氧化硅化合物一般把原料粉末按成份要求配比混合均勻，將粉末在高溫爐內(nèi)熔化，再將熔化的玻璃澆注成型（板，條，塊等形狀），然后在適當(dāng)溫度進(jìn)行退火處理，（消除應(yīng)力），即可得到玻璃如將某些玻璃在適當(dāng)?shù)母邷剡M(jìn)行晶化處理，則玻璃中可析出大量微小晶體（一般小于1nm）,這樣的玻璃稱為微晶玻璃，結(jié)晶化玻璃或玻璃陶瓷玻璃相與結(jié)晶相共存CompanyLogo

生物活性玻璃特點(diǎn)：

生物活性優(yōu)良可降解可促進(jìn)細(xì)胞增殖和基因表達(dá)唯一能與硬組織和軟組織發(fā)生鍵合的材料CompanyLogo生物活性玻璃

組成：CaO-SiO2-P2O5-Na2O-（K,Mg,Zn,B,F）

結(jié)構(gòu)：主要是Si-O四面體和P-O四面體形成網(wǎng)絡(luò)框架；一、二價(jià)離子嵌于網(wǎng)絡(luò)之間；三、四、五價(jià)離子可能嵌于網(wǎng)絡(luò)之間，也可能參于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建二維生物活性玻璃結(jié)構(gòu)圖CompanyLogo生物活性玻璃

制備方法：熔融法（致密，活性依賴于組成）；溶膠凝膠法（多孔，活性高，活性與降解性由組成與結(jié)構(gòu)共同決定）前沿進(jìn)展

玻璃組分Na2O、MgO、ZnO、TiO2摻雜對(duì)58S生物活性玻璃性能的影響CompanyLogoNa2O、MgO、ZnO、TiO2摻雜對(duì)58S生物活性玻璃性能的影響玻璃粉體制備工藝溶膠水硝酸正硅酸乙酯硅溶膠磷酸三乙酯水解20分鐘溶膠預(yù)水解30分鐘硝酸鈣硝酸鈉硝酸鎂硝酸鋅硝酸鹽溶解60分鐘乙醇硝酸鈦酸四丁酯陳化

72小時(shí)60℃130℃干燥

72小時(shí)72小時(shí)60℃陳化

干凝膠球磨篩分干凝膠粉煅燒700℃玻璃粉凝膠凝膠

玻璃玻璃陶瓷玻璃、玻璃陶瓷物相組成摻雜玻璃和玻璃陶瓷的孔隙率與強(qiáng)度孔隙率強(qiáng)度摻雜玻璃在Ringer溶液中的降解58S生物玻璃在SBF中HA的沉積1天3天3天Ca/p=1.721天3天58S1天58S6N玻璃在SBF中HA的沉積3天5天58S6M玻璃在SBF中HA的沉積58S6Z玻璃在SBF中HA的沉積5天7天3天5天58S6T玻璃在SBF中HA的沉積討論－Na取代Ca:Si:O:Ca:Na討論－Na取代Ca:Si:O:Ca:Na討論－Mg取代Ca:Si:O:CaMg:Si:O:CaZn討論－Zn取代Ca:Si:O:CaTi討論－Ti取代Ca結(jié)論：采用溶膠凝膠法制備的生物玻璃具有良好的生物活性和降解性，其生物活性和降解性主要由其Si-O網(wǎng)絡(luò)決定Na，Mg，Zn，Ti的摻入可對(duì)玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)節(jié)和控制生物玻璃的性能，其中Zn的作用要大于Mg與TiCompanyLogo*JBiomedMaterRes200158A100nm1um熔融法:致密，活性依賴于組成溶膠凝膠法：多孔，活性高，活性與降解性由組成與結(jié)構(gòu)共同決定？E