生物微晶玻璃
生物功能玻璃的发展现状(论文)
生物功能玻璃的发展现状、存在问题及发展趋势摘要:生物功能玻璃是一种新型玻璃。
长久以来，玻璃多被用于容器。
自1971年Hewch 等人发现生物玻璃以来，人们便对玻璃和玻璃基材料用作生物、组织和器官损伤的修复及癌症的治疗给予了很大的关注，并开发了高强度、可切割、可迅速固化、铁磁性等各种功能的生物活性玻璃和微晶玻璃。
关键词：生物活性玻璃;功能化；生物活性；生物矿化性能生物玻璃还具有良好的细胞相容性，并且在一定程度上能促进细胞的增殖.细胞的分子生物学机理研究表明，生物玻璃能通过对那些调节诱发细胞周期开始和进程的基因进行直接控制，从而促进骨修复和形成.通过等离子体发射光谱仪(ICP)测试了这三种生物玻璃在细胞培养液中溶出离子的浓度，并研究了离子浓度的差异对细胞增殖及ALP活性的影响.通过这些研究可以得出生物玻璃不同组分和结构对生物玻璃矿化性能及其细胞亲和性的影响.通过对生物玻璃这一系列基础的理解，可以为设计新一代生物材料、以及新一代细胞活化的组织工程生物降解支架材料提供分析依据.2.2生物玻玻的体外矿化实验3.1生物活性玻璃的研究进展自19世纪70年代Hench教授发明熔融法生物玻璃4555以来[[40]，生物活性玻璃作为生物活性材料中的重要组成部分，近年来越来越多地受到国际生物材料学界关注。
生物活性玻璃具有良好的生物活性，能够与骨形成牢固的化学结合，一问世便引起国际生物材料学界的高度关注。
生物活性玻璃的种类主要包括:熔融法生物活性玻璃;生物活性微晶玻璃;溶胶一凝胶生物活性玻璃等。
熔融法生物活性玻璃是研究最早的生物活性玻璃，最具有代表性的并且己应用于骨、齿科临床的是4555系列的生物玻璃。
4555生物玻璃的化学组成是以Na20-Ca0-Si02-P20:四元系统为主。
目前己成功应用于临床治疗的产品有用于牙周缺损修复、领骨囊肿摘除后骨缺损填充、牙槽脊增高及人工种植牙根周围固定用的PerioGlas风拔牙后牙陷窝填充用的ERMI.，四肢及脊椎骨修复用的NovaB oneTM，中耳骨修复用的DUKE-MIDTM等，这些产品在临床应用中收到良好的治疗效果。
促进细胞组织再生的纳米生物玻璃材料
促进细胞组织再生的纳米生物玻璃材料生物玻璃是一种非晶态材料，由于其优良的生物相容性、生物活性、抗磨损性和良好的机械性能，被广泛运用于医学领域。
而随着纳米科技的不断进步，纳米生物玻璃的研究和应用也得到了迅猛发展。
本文将介绍纳米生物玻璃的制备方法、组成成分以及在细胞组织再生中的应用。
一. 制备方法1.1 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是目前生物玻璃制备的主流方法，其主要步骤包括先将金属盐加入到有机溶剂中，形成了金属有机络合物，然后通过水解、极化和凝胶化等步骤制备出均匀的凝胶体，最后高温焙烧而形成的玻璃。
1.2 离子交换法离子交换法是利用离子交换树脂或者聚合物吸附溶液中的金属离子，然后再经过高温处理，使离子均匀分布于玻璃中，最终形成生物玻璃。
二. 组成成分生物玻璃的组成成分可以采用单一金属元素，如纯硅酸和纯铝酸。
也可以采用多金属元素，例如磷酸钙复合体是生物玻璃的主要成分之一。
而对于纳米生物玻璃，则常以掺杂其他活性成分来增强其生物活性。
例如，钙、磷、氟和硅元素常被加入到生物玻璃中，以促进其对于人体骨骼组织的重建。
三. 应用前景目前，生物玻璃已经被广泛用于人工骨、人工关节和牙科材料等方面。
而纳米生物玻璃在医学领域的应用更是前景无量。
3.1 治疗骨病纳米生物玻璃材料可以作为再生治疗的载体，促进骨细胞的生长并增加骨质。
此外，生物玻璃的开放孔隙结构可以促进血管内皮细胞的增生并加速血管重新生长，充分发挥其治疗骨病的作用。
3.2 组织再生纳米生物玻璃可以作为再生治疗的材料，利用其生物活性和溶解性，可以在体内释放出有益于细胞和组织再生的成分，促进血管新生和再生组织形成。
3.3 合成药物纳米生物玻璃作为一种触媒材料，可以用来合成药物，如抗生素、抗癌药物等，具有潜在的生物医学应用。
四. 结语纳米生物玻璃是一种多功能材料，其优良的生物活性、生物相容性和机械性能，为医学领域带来了新的治疗和再生方式。
未来，随着纳米科技的不断发展，纳米生物玻璃的应用前景将更加广阔。
生物玻璃介绍
CREATE TOGETHER
DOCS
01
生物玻璃的基本概念与特性
生物玻璃的定义与来源
生物玻璃是一种生物相容性材料
• 由生物活性玻璃和生物降解玻璃组成 • 具有生物相容性、生物活性和生物降解性等特性
生物玻璃的来源
• 主要来源于自然界和人工合成 • 自然界的生物玻璃如珊瑚、贝壳等 • 人工合成的生物玻璃如硅酸盐、磷酸盐等
生物玻璃的应用优势
• 广泛的应用领域：如医疗器械、生物医学等 • 可调控的性能：通过成分和结构调控，实现性能优化
02
生物玻璃的分类与制备方法
生物玻璃的类型与特点
生物玻璃的类型
• 钠钙硅酸盐生物玻璃：如45S5、58S等 • 钾钙硅酸盐生物玻璃：如KBS3、KBS5等 • 钙磷硅酸盐生物玻璃：如CaP、Bio-陶瓷等
生物玻璃面临的挑战与未来发展方向
生物玻璃面临的挑战
• 性能优化：如何实现性能优化，提高应用效果 • 成本降低：如何降低生产成本，提高市场竞争力
生物玻璃的未来发展方向
• 技术创新：通过技术创新，实现性能优化和应用拓展 • 可持续发展：实现绿色生产和循环利用，提高可持续发展能力
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生物玻璃的技术创新
• 新型生物玻璃：开发新型生物玻璃，拓展应用领域 • 复合材料：研究生物玻璃复合材料，提高性能
生物玻璃的市场需求与产业发展
生物玻璃的市场需求
• 医疗器械：市场需求持续增长 • 生物医学：市场需求不断扩大
生物玻璃的产业发展
• 产业链完善：实现原料、制备、应用等产业链完善 • 产业发展：推动生物玻璃产业发展，提高产值
生物玻璃在组织工程领域的应 用
• 生物玻璃在组织工程领域的应用 • 生物玻璃支架：用于细胞生长和组织再生 • 生物玻璃载体：用于药物传递和基因治疗
生物功能玻璃
生物功能玻璃主要是指能够满足和达到生理和生物功能的玻璃。
近年来开发出一些具有生物活性、机械强度高的生物功能玻璃。
它具有与周围骨质结合牢固（生物活性），植入骨内没有排斥反应，对人体无害、无毒（生物亲和性），机械强度较自然骨骼高，且在人体内无强度疲劳现象，容易灭菌，成型加工容易等特点。
生物功能玻璃多为含钙和磷的微晶玻璃。
将这样的玻璃植入骨骼后，自玻璃表面溶出的钙离子与体液中存在的磷酸根离子结合生成磷酸钙层，借此与骨头表面新生骨的磷酸钙层牢固地结合在一起。
生物玻璃主要用在人造骨、人造牙、人造关节等方面。
这种玻璃的临床使用将会为人类生活带来更多快乐和幸福，大提高人们的生活质量。
微晶玻璃
盛嘉伟 浙江工业大学 化工材料学院
2011.11
1
由于原子能、电子工业、计算机、医 疗、激光等近代科学技术的发展及国防工 业的需要，玻璃材料和其他无机非金属材 料一样，发展非常迅速。
2
功能玻璃是指与传统玻璃结构不同的、 有某一方面独特性能的、有专门用途的、 或者制造工艺有明显差别的一些新品种 “玻璃”。
3
功能玻璃近年来发展迅速，它除了具 有普通玻璃的一般性质以外，还具有许多 独特的性质，如磁光玻璃的磁--光转换功 能、声光玻璃的声光特性、导电玻璃的导 电性、记忆玻璃的记忆特性等。
4
新型功能玻璃材料的开发主要依 赖于如CVD、PVD、等离子溅射、溶 胶凝胶、材料复合等各种高新技术、 新工艺在玻璃制造中的巧妙运用。
通过热处理，控制原始玻璃中的晶相及玻璃 相的比例，可制成一系列从负到正膨胀系数的微 晶玻璃。
16
若将晶体尺寸控制在一定范围内，则可制成 透明或半透明材料。
组成成分在Li2O--SiO2和Li2O--2SiO2区的微 晶，利用晶体与玻璃对氢氟酸侵蚀性能的差别， 通过光刻可以制成薄板电子元件。
17
微晶玻璃的发现是玻璃材料发展史上的一个新 的里程碑，它大大地丰富了玻璃结构的研究内容， 同时也开发了数以千计的微晶玻璃新材料。
5
随着材料制备手段的不断提高和发展，新 技术、新工艺的出现，玻璃材料的开发日新月 异，具有各种探索性能的玻璃不断的涌现出来。
新型功能玻璃就是采用高纯原料、新型技 术、新的制备方法或在特殊的条件下形成的具 有某种特殊功能的玻璃或无机非晶态材料。
6
新型功能玻璃与通常玻璃相比具有许 多明显的特征，主要表现在以下四个方面：
微晶玻璃成核剂可分为贵金属及氧化物 两大类。
微晶玻璃的作用
微晶玻璃的作用
微晶玻璃是一种新材料，它的作用非常广泛。
目前，微晶玻璃在食品、医疗、航空、电子等领域都有广泛的应用。
1. 食品领域的应用：微晶玻璃具有良好的物理和化学性质，不会与食品中的物质产生任何反应，因此被广泛用于食品加工和包装。
微晶玻璃制成的容器使用寿命长，可以重复使用，不会对食品中的营养成分产生影响。
此外，微晶玻璃还可以被用于制作烤盘、餐具和炊具等。
2. 医疗领域的应用：微晶玻璃具有高的生物相容性，可以被人体组织接受，因此被广泛应用于医疗领域。
它可以制成各种手术器械、假体以及医疗器械零部件等。
此外，微晶玻璃还可以作为药物缓释的载体，在制药领域有广泛应用。
3. 航空领域的应用：由于微晶玻璃具有优异的物理性质，因此可以用于制造航空航天领域的部件。
例如，微晶玻璃可以被用于制造航空装备中用到的强度和刚度要求高的结构件和航天器搭载的仪器。
4. 电子领域的应用：微晶玻璃可以提供优异的绝缘性能，因此可以被用于电子领域的绝缘材料。
它可以制成各种电容器、晶体管和集成电路等微电子器件。
此外，微晶玻璃还可用于制造LCD显示器的玻璃支撑层。
总之，微晶玻璃的应用范围非常广泛，该材料具有良好的化学稳定性、高温耐性、
抗磨损性、抗冲击性等优点，因此在各个领域都得到了广泛应用。
随着技术的不断发展，微晶玻璃的应用前景将更加广阔。
生物活性玻璃的结构性能特点及在生物医用领域的应用
生物活性玻璃的结构性能特点及在生物医用领域的应用摘要生物玻璃是重要的无机生物医用材料之一。
本文论述了生物玻璃材料的发展历史、研究现状及发展方向，特别是详尽地讨论了生物玻璃的制备方法，以及因其具有良好的生物活性、生物相容性而广泛地应用于骨科、牙科的替代及骨组织工程中的领域，最后展望了生物玻璃材料的应用前景。
关键词：生物活性玻璃、制备方法、性质、应用Abstract,researchstatusanddirectionofdevelopment,inparticularadetaileddiscussiono fthepreparationofbiologicalglass,andbecauseofitsgoodbiologicalactivity,biocom patibilityandwidelyusedinorthopedics,dentistryreplacementandbonetissueenginee ringfield,andfinallytheapplicationprospectofbio-glassmaterial.Keywords:bioactiveglass、preparationmethod、property、application1、绪论生物玻璃（bioactiveglass，BAG）作为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。
此外，由于它们的化学组成与生物体的自然骨骼相似，容易与周围的骨骼形成紧密牢固的化学键合，或纤生物降解形成新的骨骼成分。
生物玻璃材料的研究与临床应用已成为材料学、医学以及生物化学等学科的热点，愈来愈受到人们的重视。
特别是一些高强度、可切削生物微晶玻璃的开发和内辐射医用玻璃微球、玻璃基骨水泥和药物载体以及具有铁磁发热等功能性的生物玻璃材料的开发成功。
更是给人类医疗健康带来了又一突破性的进展，广泛开展玻璃基生物材料的研究具有重要的理论和应用意义。
生物陶瓷的分类和特性
生物陶瓷的分类和特性001、生物惰性陶瓷材料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。
这类陶瓷材料的结构都比较稳定，分子中的键力较强，而且都具有较高的机械强度，耐磨性以及化学稳定性，它主要有氧化铝陶瓷、单晶陶瓷、氧化锆陶瓷、玻璃陶瓷等。
2、生物活性陶瓷材料生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。
生物表面活性陶瓷通常含有羟基，还可做成多孔性，生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合;生物吸收性陶瓷的特点是能部分吸收或者全部吸收，在生物体内能诱发新生骨的生长。
生物活性陶瓷有生物活性玻璃(磷酸钙系)，羟基磷灰和陶瓷，磷酸三钙陶瓷等几种。
一、玻璃生物陶瓷玻璃陶瓷也称微晶玻璃或微晶陶瓷。
1、玻璃陶瓷的生产工艺过程为:配料制备→配料熔融→成型→加工→晶化热处理→再加工玻璃陶瓷生产过程的关键在晶化热处理阶段:第一阶段为成核阶段，第二阶段为晶核生长阶段，这两个阶段有密切的联系，在A阶段必须充分成核，在B阶段控制晶核的成长。
玻璃陶瓷的析晶过程由三个因素决定。
第一个因素为晶核形成速度;第二个因素为晶体生长速度;第三个因素为玻璃的粘度。
这三个因素都与温度有关。
玻璃陶瓷的结晶速度不宜过小，也不宜过大，有利于对析晶过程进行控制。
为了促进成核，一般要加入成核剂。
一种成核剂为贵金属如金、银、铂等离子，但价格较贵，另一种是普通的成核剂，有TiO2、ZrO2、P2O5、V2O5、Cr2O3、MoO3、氟化物、硫化物等。
2、玻璃陶瓷的结构与性能及临床应用玻璃陶瓷是由结晶相和玻璃相组成的，无气孔，不同于玻璃，也不同于陶瓷。
其结晶相含量一般为50%-90%，玻璃相含量一般为5%-50%，结晶相细小，一般小于1-2/μm，且分布均匀。
因此，玻璃陶瓷一般具有机械强度高，热性能好，耐酸、碱性强等特点。
国内外就SiO2-Na2O-CaO-P2O5系统玻璃陶瓷，Li2O-Al2O3-SiO2系统玻璃陶瓷，SiO2-Al2O3-MgO-TiO2-CaF系统玻璃陶瓷等进行了生物临床应用。
生物玻璃
生物玻璃简介生物玻璃(bioglass) 能实现特定的生物、生理功能的玻璃。
将生物玻璃植入人体骨缺损部位，它能与骨组织直接结合，起到修复骨组织、恢复其功能的作用。
生物玻璃是佛罗里达大学美国人 L.L.亨奇于 1969 年发明的。
其主要成分有约占45%Na2O、占25%CaO与25%SiO2和约占5%P2O5。
若添加少量其他成分，如K2O、MgO、CaF2、B2O3等，则可得到一系列有实用价值的生物玻璃。
用这种玻璃来造人体骨比某些金属要优越的多。
生物玻璃已成为材料科学、生物化学以及分子生物学的交叉学科，由于生物玻璃具有生物活性等特点，在组织工程支架材料、骨科、牙科、中耳、癌症治疗和药物载体等方面的应用前景可观。
主要由Si、Na、Ca 以及P 的氧化物组成。
IntroductionBioglass (bioglass) can implement specific biological and physiological function of glass. The bioglass implanted bone defect site, it can be combined with bone tissue directly, have the effect of repairing bone tissue, restore its function. Bioglass is americans at the university of Florida L.L. hencky invented in 1969. Its main composition is about 45% of Na2O, 25% 25% CaO and SiO2 and about 5% P2O5. If add a small amount of other constituents, such as K2O, MgO style, CaF2, B2O3, etc, can get a series of useful biological glass. With this kind of glass to make human bone is much superior than certain metals.Bioglass has become a material science, biochemistry and molecular biology of interdisciplinary, because bioglass has the characteristics of biological activity, in tissue engineering scaffold material, orthopedist, dentist, middle ear, cancer therapy and drug carrier and so on the application prospect is considerable. Is mainly composed of Si, Na, Ca and P of oxide.第一章综述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。
一种硼酸盐生物微晶玻璃及其制备方法和应用[发明专利]
![一种硼酸盐生物微晶玻璃及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/266cdeca7375a417876f8f47.png)
专利名称：一种硼酸盐生物微晶玻璃及其制备方法和应用专利类型：发明专利
发明人：梁文,屠轶凡,占磊,张爱平,周奂君,刘昌胜
申请号：CN200810038685.3
申请日：20080606
公开号：CN101596326A
公开日：
20091209
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种微晶玻璃，具体地说关于一种硼酸盐生物微晶玻璃及其制备方法和应用。
本发明的技术方案如下：一种硼酸盐生物微晶玻璃，按重量百分比该微晶玻璃由以下组分组成：BO 30－60％，NaO 10－40％，CaO 10－30％，PO 10－30％，F 0－2％，所述NaO与CaO重量比为1∶2，所述CaO与PO重量比为1∶2。
本发明优点表现在：硼酸盐生物微晶玻璃晶相主要是磷钠钙石即β－NaCaPO，玻璃相是钠钙硼玻璃。
钠钙硼玻璃相在SBF溶液中降解速率很高，能使材料在体液中更迅速转变成羟基磷灰石材料，生成羟基磷灰石的速率可调。
申请人：华东理工大学
地址：200237 上海市徐汇区梅陇路130号
国籍：CN
代理机构：上海翼胜专利商标事务所(普通合伙)
代理人：翟羽
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生物材料工程导论_无机2_生物玻璃
生物玻璃（bioglass）是能实现特定的生物、生 理功能的玻璃，主要用于牙科和骨组织修复。 通常生物玻璃的主要成分有Na2O、CaO、SiO2 和P2O5。添加少量其他成分，如K2O、MgO、 CaF2、B2O3等，可得到一系列有实用价值的生 物玻璃。
生物材料工程导论 材料科学与工程学院 东南大学
2014-12-12
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生物材料工程导论 材料科学与工程学院 东南大学
生物活性玻璃
美国人 L.亨奇（Larry L. Hench）在1969年首先 由提出“生物活性”的概念。在研究生物玻璃时 发现，Na2O-CaO-SiO2-P2O5系列玻璃材料植入体 内后，能与生物环境发生一种特殊的表面反应， 使材料与自然组织形成牢固的化学键结合。 Hench命名这种玻璃叫生物活性玻璃，命名具有 这种特性的材料叫生物活性材料，他第一次在无 机生物材料领域引入了生物活性的概念，开创了 一个新的研究领域。
2014-12-12Fra bibliotek9生物材料工程导论 材料科学与工程学院 东南大学
玻璃陶瓷
玻璃陶瓷的性能，主要由析出晶体的种类、晶粒 大小、晶相的多少以及残存玻璃相的种类及数量 所决定。
以上诸因素，又取决于玻璃的组成及热处理制度。
此外，成核剂的使用是否适当，对玻璃的微晶化 也起着关键的作用。
2014-12-12
关于玻璃
玻璃是一种透明液体物质，在熔融时形 成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐 增大、硬化，并且不结晶的硅酸盐类非 金属材料。普通玻璃的主要成份是二氧 化硅，化学组成接近Na2O· CaO· 6SiO2。
2014-12-12
2
生物材料工程导论 材料科学与工程学院 东南大学
微晶玻璃特点及应用
微晶玻璃特点及应用微晶玻璃是一种新型玻璃材料，具有许多独特的特点和广泛的应用。
下面将详细介绍微晶玻璃的特点以及应用。
微晶玻璃具有以下特点：1.高机械强度：微晶玻璃具有高硬度和强度，比普通玻璃更耐磨损，更不容易破碎。
2.超低温热膨胀系数：微晶玻璃的热膨胀系数非常低，可以在极端温度条件下仍然保持稳定。
3.优异的光学性能：微晶玻璃具有优异的透光性，可用于光学领域的高清透光窗，具有良好的平整度和清晰度。
4.优良的化学稳定性：微晶玻璃具有优异的抗酸碱性和化学稳定性，不易受到化学物质的侵蚀。
5.良好的热稳定性：微晶玻璃在高温条件下能够保持稳定，不易被热传导和热辐射。
6.可加工性强：微晶玻璃可以通过冷加工、热加工和化学加工等多种方法进行加工，可切割、打磨、磨削等，加工性能极佳。
7.防辐射性能好：微晶玻璃对电磁辐射、紫外线和其他有害辐射具有较好的屏蔽和防护效果。
微晶玻璃的应用十分广泛，下面将详细介绍几个主要的应用领域：1.光学技术领域：由于微晶玻璃具有良好的光学性能，可以广泛应用于光学仪器、光学系统和光学器件等领域。
例如，微晶玻璃可以用于高清晰摄像头的镜头保护膜，可以提供更加清晰、透光度更高的成像效果。
2.医疗领域：微晶玻璃具有优良的生物相容性，不会对人体产生刺激和毒性，因此广泛应用于医疗器械、医用耗材和生物芯片等领域。
例如，微晶玻璃可以用于人工关节、植入式医疗器械、光学传感器等医疗器械。
3.汽车工业：由于微晶玻璃具有高强度和耐磨损性，可以广泛应用于汽车领域。
例如，微晶玻璃可以用于汽车前挡风玻璃和侧窗玻璃，提供良好的视野和安全性能。
4.通信领域：微晶玻璃具有优异的抗辐射性能和低损耗特性，可以广泛应用于通信设备和光纤通信系统中。
例如，微晶玻璃可以用于通信光纤的保护层和连接器，提供更好的信号传输和稳定性能。
5.建筑装饰领域：由于微晶玻璃具有优秀的透光性和耐候性，可以应用于建筑装饰领域。
例如，微晶玻璃可以用于建筑物外墙、天窗和幕墙等，提供高透光度的装饰效果。
一种可切削的生物活性微晶玻璃及其制备方法[发明专利]
![一种可切削的生物活性微晶玻璃及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0096f3b13c1ec5da51e27081.png)
专利名称：一种可切削的生物活性微晶玻璃及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：梁开明,俞冰,胡安民
申请号：CN01144511.4
申请日：20011218
公开号：CN1349943A
公开日：
20020522
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种可切削生物活性微晶玻璃及其制备方法,属材料科学技术领域。
首先将原料百分比混合均匀,在1400－1550℃熔融2－4小时,将熔融好的玻璃液体浇铸到模具内成型,制成毛坯,冷却至室温,将玻璃毛坯加热并保温,使玻璃核化,继续升温并保温,使玻璃晶化,得到以磷灰石和氟金云母为主晶相的生物微晶玻璃。
利用本发明提出的方法,得到了以氟磷灰石和氟金云母为主晶相,并含有一定组成的白榴石和硅灰石强化相的生物微晶玻璃。
它具有良好的生物相容性、可加工性以及美观性。
申请人：清华大学
地址：100084 北京市海淀区清华园清华大学
国籍：CN
代理机构：北京清亦华专利事务所
代理人：罗文群
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K2O-B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-F系统可切削生物微晶玻璃
K2O-B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-F系统可切削生物微晶玻璃李晓生;林蔚;李诚;姜惠丽【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2012(031)001【摘要】目的可切削微晶玻璃的制备温度高达1500 ℃以上,此特性严重制约其产业化发展.本文设计制备了K2O-B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-F系统低温云母生物微晶玻璃,并探讨制备工艺对材料结构和性能的影响.方法采用1300 ℃熔化工艺与600～750 ℃晶化热处理工艺制备微晶玻璃,通过X射线衍射分析方法研究微晶玻璃的晶相组成,利用扫描电子显微镜观察微晶玻璃的形貌,并通过显微硬度分析、高速砂轮切削实验考察微晶玻璃的可切削性能.结果分别经过600 ℃、650 ℃、700 ℃、750 ℃晶化热处理2 h、4 h、8 h后,玻璃中均形成了主晶相为氟金云母的微晶玻璃,微晶玻璃的显微硬度为3～8 GPa.且随着晶化温度的升高,微晶玻璃层状结构逐渐明晰,但硬度不断下降,其可切削性持续提高.结论低温下熔化K2O-B2O3-Al2O3-SiO2-MgO系统玻璃工艺降低了可切削微晶玻璃的制备温度和成本,利于产业化生产和推广应用.【总页数】4页(P55-58)【作者】李晓生;林蔚;李诚;姜惠丽【作者单位】齐齐哈尔大学材料科学与工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学材料科学与工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006;中国民航大学空中交通管理学院,天津300300;齐齐哈尔大学材料科学与工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006【正文语种】中文【中图分类】R318.08【相关文献】1.可切削生物微晶玻璃的生物学评价 [J], 周新华;陈安民;褚颖;孙淑珍2.一种新型可切削生物活性微晶玻璃的生物安全性评价 [J], 郝玉全;高莹娇;秦小梅;韩雪松;刘敏达;艾红军3.添加剂对可切削生物微晶玻璃结构的影响 [J], 周新华;褚颖;陈安民;孙淑珍4.磁性可切削生物活性微晶玻璃在新骨生成中的作用 [J], 周新华;陈安民;孙淑珍5.添加剂对可切削生物微晶玻璃结构的影响(英文) [J], 周新华;褚颖;陈安民;孙淑珍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物活性微晶玻璃的显微组织及性能分析
维普资讯
充分 混匀 ， 人 氧化 铝坩 埚 中 ， １ ５ 放 在 ４ ０—１０ ｃ ５ ０ｃ的
硅 钼棒 电炉 中熔融 ３ ， 熔 融好 的玻 璃 液 体 浇 铸 ｈ将 在 ３０ ４０ 的 预 热 钢 板 上 ， ４０ 的退 火 炉 ０ ０ ℃ 在 ０℃
影响 。
学 物理 性 能 ， 具 有 良好 生 物 活 性 和生 物 相 容 性 又
的材 料 。
自 ２ 纪 ７ 代 ， ． ｅｃ【 开 创 生 物 微 晶 Ｏ世 Ｏ年 Ｌ Ｈ ｎｈ Ｊ 玻 璃 的研 究 以来 ， 方 面 的发 展及 研 究 十分 活跃 。 这 其 中一种 同时 含有 磷 灰石 和 氟金 云母 ２种 晶 相 的 微 晶玻 璃 的研 究 尤 为 引 人 瞩 目， 为这 种 材 料 不 因 仅 具有 良好 的 生 物 相 容 性 ， 可 以用 加 工 金 属 的 还 工具 （ 主要是 碳 化物 ） 行 车 、 、 、 ， 进 铣 钻 敲 而不 象 普 通 陶瓷那 样 破 裂 ， 具 有 良好 的 可 加 工 性 。 这类 即
６ ， ｇ ５—４ ， ０ ｌ ｏ Ｍ ０２ ０ ３５—２ ， Ｎ ２ ５ （ ａ０和 Ｋ ０） ２ ２—
１ ， ０—４ ， ２ ３ ２ Ｆ２ ０ Ｂ ０ ５—１ ， ａ １２ ５ Ｃ Ｏ １ ．３—３ ．７ Ｐ ３６ ，２
３３ ．６—１．。该 材 料 具 有 良好 的生 物 相 容 性 。罗 ４１ 谰 、 家 治 Ｊ １８ 李 在 ９９年 报 道 了 ＣＯ Ｍ ．ｌ ３ ａ ． ｓ Ａ２ ． ｏ ０ ｓ ２ ｉ２Ｐ０－ ｉ － ｏ－２５Ｆ系统 生物 微 晶 玻 璃 ， ０ Ｔ 在该 系 统 中 同样 可 以得 到 以磷 灰 石 和 氟金 云母 为 主 的 晶 相 ， 且 具 有 良好 的生 物 相 容 性 和可 加 工性 ， 成 分 中 随 Ｔｏ 量 的增加 ， 璃 从表 面 析 晶转化 为 整体 析 晶 ， ｉ２ 玻 但 是 Ｔ０ 易 使 微 晶玻璃 呈 现 黄 色 ， 观 性 受 到 了 ｉ２ 美
用于牙冠和牙面修复的新型生物微晶玻璃
用于牙冠和牙面修复的新型生物微晶玻璃
许淑惠
【期刊名称】《玻璃与搪瓷》
【年(卷),期】1992(20)5
【摘要】近二十年来,对用于人造骨和人造齿根的生物玻璃和生物微晶玻璃,国内外已进行了大量研究并成功地通过了动物实验,目前正处在临床应用试验阶段。
但在研制修复齿冠和牙而材料方面,具有更高的要求。
不仅要求力学强度和硬度更高,化学稳定性更高(抗唾液的浸(?)和冲刷、抗食物的酸碱、抗大气的侵蚀)和热稳定性良好,而且应具有与天然牙相近的外观和色泽。
此外。
【总页数】1页(P6)
【作者】许淑惠
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171.733
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生物微晶玻璃（吉首大学化学化工学院湖南吉首 416000）摘要：生物微晶玻璃以其良好的生物相容性、生物活性和高的机械强度等综合优势，在医学上有很大的应用价值。
它是微晶玻璃的主要组成之一，它使无机界与生物界联系起来，开辟了一个全新的新材料领域。
本文阐述了生物微晶玻璃的发展和应用，探讨生物微晶玻璃的制备方法和性能要求，为生物微晶玻璃的开发与应用提供理论参考。
关键词：生物微晶玻璃；制备；性能；应用；生物材料。
Bioactive Glass Ceramics(College of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou Hunan,416000)Abstract:Biological glass-ceramics with its good biocompatibility biological activity and high mechanical strength and other comprehensive advantages, has a great application value in medicine it is one of the main composition of microcrystalline glass, it makes the inorganic world in relation to the biological world, has opened up a new field of new material this paper expounds the development and application of biological glass-ceramic biological preparation methods of microcrystalline glass and performance requirements, for the development and application of biological glass-ceramics to provide theoretical reference.Key words:Biological glass-ceramics; Preparation; Performance; Application; Biological materials.一、生物微晶玻璃的概述生物微晶玻璃是微晶玻璃的主要成之一，是指组织中含有磷灰石微晶，或虽不含磷灰石但可与组织液发生反应，在其表面生成羟基磷灰石层的能够满足或达到特定生物、生理功能的一类特殊微晶玻璃，其主要特点是在玻璃组成中引入了CaO 和 P2O5，通过热处理可以析出具有优良的生物相容性与生物活性的磷灰石晶体。
二、生物微晶玻璃的发展和应用1971 年，美国 Hench教授偶然发现将 Na2O-CaO-SiO2-P2O5系统（Bioglass）的玻璃材料植入生物体内，作为骨或牙齿的替代物，材料中的组分可以同生物体内的组分互相交换或者反应，最终形成与生物体本身相容的物质，构成新生骨骼和牙齿的一部分。
由此，他首次提出生物活性的概念，揭开了生物玻璃用于骨修复材料研究的重要一页。
但Bioglass 的钾、钠含量极高，因而化学稳定性不好，从而影了其长期耐久性，且强度较低，只有 70 MPa，因此其应用受到限制。
继Hench 之后，又有多种生物活性玻璃不断被开发研制出来。
Agathopoulos 等在生物活性玻璃成分基础上，减少钾、钠含量，增加钙、硼等含量，合成了SiO2-Al2O3-B2O3-MgO-CaO-Na2O-F 系生物微晶玻璃。
近来，又出现了磷灰石-钙硅石生物微晶和玻璃聚乙烯增强的生物玻璃等。
随着各种新材料、新技术的发展与应用，生物微晶玻璃的种类和制备方法等都有了迅速的扩展，并得到了更广泛的应用。
从材料的用途来看，主要体现在以下几个领域。
1.骨科牙科修复材料在骨科手术中无机生物材料目前仍然是最重要的修复、替代材料之一，其中具有生物活性的 Bioglass、羟基磷灰石、磷酸三钙、A/W生物微晶玻璃、生物活性涂层材料等已经在临床上得到成功应用。
在这些材料中，A/W 生物微晶玻璃不仅具有良好的生物活性，还具有很高的力学性能，因此其应用更具特色，可以被制备成致密或多孔的块体和粉体材料应用于椎骨、椎间盘、髂骨帽或相应部位的填充料。
目前在临床上用 A/W 生物微晶玻璃修复脊椎疾病已取得非常良好的疗效。
除此，生物微晶玻璃在人工中耳骨改善听力、下颌骨缺损修复、腭裂整复术中均有研究并取得了一定的进展。
2. 玻璃基骨水泥玻璃基骨水泥能在调和溶液的作用下几分钟之内固化，在几周之内与生物骨形成骨性结合，并呈现出较高的抗压强度。
由于玻璃基骨水泥具有良好的生物活性和易成形等特点，克服了其他植入材料的缺点，可以预见玻璃基骨水泥的研究将会更深入，更加受到重视，其在临床上的应用也将愈来愈广泛。
以CaO-SiO2-P2O5系统生物玻璃和磷酸铵调和液混合制得玻璃基生物骨水泥，所生成的羟基磷灰石晶体在形貌、结构和组成等多方面均与人体骨类似，有利于作为生物医用材料的应用。
3. 药物载体材料在感染部位直接持续使用高浓度的抗生素药物是治疗骨及深部软组织感染的理想方法。
基于这一思想，已有选择具有生物活性的玻璃瓷材料作为药物载体材料的研究报道。
应用玻璃结晶法制备的以磷酸钙为主体的多孔微晶玻璃载体材料，以利福平作为模型药物进行了体外释药试验。
研究表明该载体材料能够在高浓度水平下长期维持药物的稳定释放；研究结果还显示调节磷酸钙纤维的几何尺寸可以有效地改变载体材料的空隙率，因此有望成为一种理想的药物控释性释放的新型无机载体材料。
4. 骨组织工程骨组织工程是将分离的自体高浓度成骨细胞、骨髓基质细胞或软骨细胞，经体外培养扩增后种植于一种天然或人工合成的，具有良好生物相容性并可被人体逐步降解吸收的细胞支架或称细胞外基质上。
由于生物玻璃等无机材料具有良好的生物相容性、可降解性，并具备骨传导和骨诱导作用，所以尤其适合作为骨组织工程的载体。
目前一些生物玻璃作为骨组织工程的材料正处在理论及实验研究阶段，但现有的研究报告已经预示着生物玻璃作为骨组织工程的载体材料有着广阔的应用前景。
将骨髓基质干细胞分别和生物玻璃、可切削生物活性微晶玻璃在体外进行培养 10 d 后，在可切削生物活性微晶玻璃的孔隙内或表面，有大量的胶原纤维丝相连，部分胶原纤维丝跨越孔隙。
孔隙内可见多量细胞生长，而生物玻璃内并未见有明显的胶原纤维。
5. 介入治疗用玻璃材料生物玻璃材料由于具有对人体组织无刺激性、无致癌性。
且易制成微球、不会造成血栓等特点，是很适宜作介入治疗的载体材料。
添加了少量B2O3和P2O5后的Fe2O3-CaO-SiO2体系铁磁微晶玻璃，具备磁性和生物活性这两种重要性能，被认为是温热疗法治疗癌症的有效热种子材料(thermo-seeds)。
这种方法在需要深入种植部位的肿瘤治疗中具有显著优势，如骨肿瘤等。
因为这种热种子具有生物活性不会对人体组织造成伤害，治愈后也不需要取出来。
将微晶玻璃与骨组织相连，一方面在热疗过程中能准确定位不会移动到其他地方，另一方面在癌细胞杀死后微晶玻璃不取出来，仍起到加强被肿瘤削弱的骨组织作用。
CaO-Fe2O3-P2O5系统微晶玻璃在 50 Hz，一定的交变磁场作用下，已有明显的磁热效应。
该样品在模拟生理液中能稳定存在，且经过一定时间后，可产生羟基磷灰石，是一种有希望的磁热治癌的生物材料。
三、生物微晶玻璃的制备方法生物微晶玻璃的发展是与其制备技术的发展紧密联系在一起的。
微晶玻璃的一般制备方法有熔融法和烧结法。
目前，这些方法在生物微晶玻璃的制备中都占据了一定的地位，并具有各自相应的特点。
1. 熔融法熔融法的一般工艺过程是，在原料中加入一定量的晶棱剂并混合均匀，于 1 400～1 500 ℃高温下熔制，均化后将玻璃熔体成型，经退火后在一定温度下进行棱化和晶化，以获得晶粒细小且结构均匀的微晶玻璃制品。
它的最大特点是可沿用任何一种玻璃的成型方法。
与通常的陶瓷成型工艺相比，适合自动化操作和制备形状复杂、尺寸精确的制品。
熔融法由于制备工艺简单，容易控制而便于大规模生产，但熔融温度高，能耗大，污染严重，特别是对于生物玻璃，高温容易使配合料中的磷、氟等元素挥发，使其成分的控制难以精确，另外玻璃的高温熔制容易导致Si-OH功能团的减少，且得到的生物材料中 Ca2+的溶解性能相对较低，这些因素都会降低材料的生物活性。
用熔融法制备云母基玻璃陶瓷时，由于热应力的存在，壁厚和大体积样品易产生裂纹或破碎。
2. 烧结法烧结法能克服传统的熔融法制备微晶玻璃存在的局限性，如玻璃熔制温度有限，热处理时间长等。
烧结法制备微晶玻璃的工艺流程如下：配料-熔制-水淬-粉碎-过筛-成型-烧结-加工。
烧结法制备微晶玻璃不需要通过玻璃形成阶段，因此适于极高温熔制的玻璃以及难以形成玻璃的微晶玻璃的制备。
用该法制备的微晶玻璃中可存在含量较高耐高温晶相。
此外。
烧结法还有一个显著的特点，即玻璃经过水淬后，颗粒细小，比表面积增加。
比熔融法制得的玻璃更易于晶化，因而有时可以不使用晶核剂，也可以制备出性能良好的微晶玻璃材料。
用粉末-烧结法制备的钙磷酸盐微晶玻璃，烧结温度为 950 ℃时，微晶玻璃中析出的β-Ca2P2O7量最大，而β-Ca2P2O7具有优良的生物活性，所以此材料有望具有较高的生物活性。
再如烧结法制备云母基玻璃陶瓷：将配制的原料混合均匀后，在高温下熔化，然后将融熔的玻璃倒入水中淬成玻璃碎片，将玻璃碎片研磨到合适的粒度，再通过粉末冶金方法成形，压制出所需形状的压坯，然后再经烧结析晶得到云母基玻璃陶瓷。
该方法的优点是可以根据产品的需要形成较复杂的形状，易于实现与其他金属或纤维材料的复合，以结合两者各自的优点；缺点是烧结过程中容易变形、产生裂纹或气泡，且工序较多。
3. 水热法水热合成法是指在一个密闭的压力容器内，用水溶液作为反应递质，通过对反应容器加热，使得在通常情况下难溶或不溶的物质溶解并重结晶。
用水热法制备 Ca-P-Si-Na 生物活性玻璃陶瓷，是将石英砂、CaCO3、Na2CO3和 Na3PO4等原料，混合后置于聚氨酯球磨罐里(球磨过程加入0.6%的CeO2作为澄清剂)球磨5 h 后压制成圆形块，然后将块体置于高压釜在200～250 ℃的温度水热处理12～72 h。
4. 热处理除了基础玻璃陶瓷的制备方法外，其热处理工艺对生物微晶玻璃的力学性能、生物活性等也有着较大的影响。
在 A/W 微晶玻璃中，由于其中的磷灰石与硅灰石晶相的析晶温度不同（磷灰石晶相的形成温度一般在650～800 ℃，硅灰石晶相的形成温度在950～1 100 ℃），从力学性能和生物活性等方面考虑，A/W 微晶玻璃中的晶粒小更有利，所以为了减少大颗粒的形成，热处理时分为低温和高温两步，在低温阶段的处理时间一般比较长(8～24 h)，以得到大量的晶核，而在高温阶段的保温时间一般不宜过长(2～6 h)。