生物玻璃PPT
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(2)研究过程： (2)研究过程： 研究过程 采用手段： 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（ 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， ：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。 引起形成一层薄的，将材料与骨分开的纤维包膜。 ray分析显示 其上面形成了一层结晶羟基磷灰石层（HA）。 分析显示： 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 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 ，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。 HA层结合的胶原纤维 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 HA层是由于结晶HA通过玻璃和溶液中离子不均匀成 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， 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。 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 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。 同胶原纤维的紧密穿插。
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生物活性玻璃糊剂与口腔微生物作用 可使内氏放线菌 内氏放线菌10min内丧失活力 内丧失活力； 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 放线共生放线杆菌、牙龈类杆菌、 内丧失活力； 在60min 内丧失活力； 血链球菌在60min较显著丧失活力 较显著丧失活力。 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 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。 有着广谱抗菌作用。 防龈还是预防牙周病方面 因此，无论在防龈还是预防牙周病方面， 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。 物玻璃有着广泛的应用前景。
生物玻璃及其复合材料 研究进展
０９０１０１４２３２ 于守印
２０１１年１１月8号 ２０１１年１１月
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主要内容
1 生物玻璃简介 6 生物玻璃及其复合 材料发展趋势展望 2 生物玻璃的生物活性
3 生物玻璃的制备方法
5 生物玻璃复合材料
4 生物玻璃的应用
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１、生物玻璃的简介
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 特种玻璃。 能的特种玻璃。
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６、生物玻璃及复合材料发展展望
生物活性玻璃作为理想的人工医学材料已得到广泛研究和 临床应用，越来越显示出惰性生物材料所不能比拟的优势。 临床应用，越来越显示出惰性生物材料所不能比拟的优势。 生物玻璃今后的主要研究方向： 生物玻璃今后的主要研究方向： 生物活性玻璃需要高温结烧成型， （1）生物活性玻璃需要高温结烧成型，这样有些材料的活性不 免会受到影响而大大降低， 免会受到影响而大大降低，因此在制备工艺上需寻求低温合成 路线，如溶胶-凝胶法、液相反应等技术； 路线，如溶胶-凝胶法、液相反应等技术； （2）生物活性玻璃像普通玻璃一样存在力学弱点，即脆性大， 生物活性玻璃像普通玻璃一样存在力学弱点，即脆性大， 因而限制了其应用范围，增强、 因而限制了其应用范围，增强、增韧将是今后一个重要的研究 方向； 方向； 可降解生物微晶玻璃、 （3）可降解生物微晶玻璃、调控降解速度并激活成骨细胞基因 的生物玻璃、仿人工骨和齿的生物玻璃的复合材料、 的生物玻璃、仿人工骨和齿的生物玻璃的复合材料、高强度加 工的微晶玻璃、酶载体微孔玻璃、 工的微晶玻璃、酶载体微孔玻璃、生物芯片玻璃等材料将成为 重点研究对象。 重点研究对象。
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（3)研制成功： 3)研制成功 研制成功：
标志：美国佛罗里达大学Hench 教授等人 标志：美国佛罗里达大学Hench 教授等人1971 年开发成功45S5 等人1971 年开发成功45S5 玻璃。 玻璃。 45S5生物玻璃的组成： O24.5wt%， 生物玻璃的组成 4.5wt%， 45S5生物玻璃的组成：Na2O24.5wt%，CaO24.5wt%，P2O56.0wt% 45wt%。 ，SiO245wt%。 制备思路：他们在普通的Na CaO玻璃系统中加入6wt% 6wt%的 制备思路：他们在普通的Na2O-CaO-SiO2玻璃系统中加入6wt%的 使得材料在元素成分上与自然人体骨骼有所接近， 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P 的加入， 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” 。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。 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， 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。 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 中耳骨、 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。 等已进入市场或在临床应用中。 缺点：力学性能不够理想。 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 生物涂层。 骨填充材料和 部位，而主要用于骨填充材料和生物涂层。
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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。 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、 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、 、根管充填、盖髓、拔牙窝充填、预防牙槽萎缩、骨腔 充填等。 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: 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， 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； 根拔除后的牙窝充填，以防止牙床萎缩； PERIOGLAS粉 710～90μ ）：是牙周炎的克星 PERIOGLAS粉（710～90μm）：是牙周炎的克星， 是牙周炎的克星， 用于治疗牙周炎中牙根与牙床的脱裂。 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， 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 PERIOGLAS既能与牙根成键连接，也能与牙床成键连 既能与牙根成键连接， 牙床成键连 因此，PERIOGLAS粉的填入 粉的填入， 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。 次紧密相连，使人免受痛苦。
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５、生物玻璃复合材料
生物玻璃与陶瓷的复合： 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， 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 很高的烧结体，以改善其致密化过程和机械性能。 般以为复合材料中含有一定量的α 磷灰石和微量β 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。 灰石可提高材料的强度。 生物玻璃与金属材料的复合： 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， 是一种将金属与生物玻璃复合的办法，涂层与底材互 相取长补短，获得单一材料不具备的特性。 相取长补短，获得单一材料不具备的特性。
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３、制备方法
（１）生物玻璃的制法与工业玻璃类似，在1400℃左右 生物玻璃的制法与工业玻璃类似， 高温下熔制， 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， 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， 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， 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， 反应，因此在加工、灭菌和保存中，须保持干燥，防止变 生物玻璃的机械强度低，只能用于承力不大的体位， 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。 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。 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。 用溶胶凝胶制备，这样能很好的保留其生物活性。
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。 生物玻璃是无机生物医用材料中的一个重要分支。 具有良好的生物相容性，没有毒副作用； （1）具有良好的生物相容性，没有毒副作用； 容易与周围的骨骼形成紧密牢固的化学键合， （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（ 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）； 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。 生物玻璃的力学性能较差，限制其应用。
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(2)研究过程： (2)研究过程： 研究过程 采用手段： 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（ 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， ：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。 引起形成一层薄的，将材料与骨分开的纤维包膜。 ray分析显示 其上面形成了一层结晶羟基磷灰石层（HA）。 分析显示： 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 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 ，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。 HA层结合的胶原纤维 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 HA层是由于结晶HA通过玻璃和溶液中离子不均匀成 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， 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。 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 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。 同胶原纤维的紧密穿插。
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生物活性玻璃糊剂与口腔微生物作用 可使内氏放线菌 内氏放线菌10min内丧失活力 内丧失活力； 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 放线共生放线杆菌、牙龈类杆菌、 内丧失活力； 在60min 内丧失活力； 血链球菌在60min较显著丧失活力 较显著丧失活力。 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 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。 有着广谱抗菌作用。 防龈还是预防牙周病方面 因此，无论在防龈还是预防牙周病方面， 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。 物玻璃有着广泛的应用前景。
生物玻璃及其复合材料 研究进展
０９０１０１４２３２ 于守印
２０１１年１１月8号 ２０１１年１１月
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主要内容
1 生物玻璃简介 6 生物玻璃及其复合 材料发展趋势展望 2 生物玻璃的生物活性
3 生物玻璃的制备方法
5 生物玻璃复合材料
4 生物玻璃的应用
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１、生物玻璃的简介
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 特种玻璃。 能的特种玻璃。
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６、生物玻璃及复合材料发展展望
生物活性玻璃作为理想的人工医学材料已得到广泛研究和 临床应用，越来越显示出惰性生物材料所不能比拟的优势。 临床应用，越来越显示出惰性生物材料所不能比拟的优势。 生物玻璃今后的主要研究方向： 生物玻璃今后的主要研究方向： 生物活性玻璃需要高温结烧成型， （1）生物活性玻璃需要高温结烧成型，这样有些材料的活性不 免会受到影响而大大降低， 免会受到影响而大大降低，因此在制备工艺上需寻求低温合成 路线，如溶胶-凝胶法、液相反应等技术； 路线，如溶胶-凝胶法、液相反应等技术； （2）生物活性玻璃像普通玻璃一样存在力学弱点，即脆性大， 生物活性玻璃像普通玻璃一样存在力学弱点，即脆性大， 因而限制了其应用范围，增强、 因而限制了其应用范围，增强、增韧将是今后一个重要的研究 方向； 方向； 可降解生物微晶玻璃、 （3）可降解生物微晶玻璃、调控降解速度并激活成骨细胞基因 的生物玻璃、仿人工骨和齿的生物玻璃的复合材料、 的生物玻璃、仿人工骨和齿的生物玻璃的复合材料、高强度加 工的微晶玻璃、酶载体微孔玻璃、 工的微晶玻璃、酶载体微孔玻璃、生物芯片玻璃等材料将成为 重点研究对象。 重点研究对象。
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（3)研制成功： 3)研制成功 研制成功：
标志：美国佛罗里达大学Hench 教授等人 标志：美国佛罗里达大学Hench 教授等人1971 年开发成功45S5 等人1971 年开发成功45S5 玻璃。 玻璃。 45S5生物玻璃的组成： O24.5wt%， 生物玻璃的组成 4.5wt%， 45S5生物玻璃的组成：Na2O24.5wt%，CaO24.5wt%，P2O56.0wt% 45wt%。 ，SiO245wt%。 制备思路：他们在普通的Na CaO玻璃系统中加入6wt% 6wt%的 制备思路：他们在普通的Na2O-CaO-SiO2玻璃系统中加入6wt%的 使得材料在元素成分上与自然人体骨骼有所接近， 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P 的加入， 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” 。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。 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， 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。 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 中耳骨、 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。 等已进入市场或在临床应用中。 缺点：力学性能不够理想。 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 生物涂层。 骨填充材料和 部位，而主要用于骨填充材料和生物涂层。
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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。 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、 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、 、根管充填、盖髓、拔牙窝充填、预防牙槽萎缩、骨腔 充填等。 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: 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， 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； 根拔除后的牙窝充填，以防止牙床萎缩； PERIOGLAS粉 710～90μ ）：是牙周炎的克星 PERIOGLAS粉（710～90μm）：是牙周炎的克星， 是牙周炎的克星， 用于治疗牙周炎中牙根与牙床的脱裂。 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， 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 PERIOGLAS既能与牙根成键连接，也能与牙床成键连 既能与牙根成键连接， 牙床成键连 因此，PERIOGLAS粉的填入 粉的填入， 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。 次紧密相连，使人免受痛苦。
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５、生物玻璃复合材料
生物玻璃与陶瓷的复合： 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， 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 很高的烧结体，以改善其致密化过程和机械性能。 般以为复合材料中含有一定量的α 磷灰石和微量β 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。 灰石可提高材料的强度。 生物玻璃与金属材料的复合： 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， 是一种将金属与生物玻璃复合的办法，涂层与底材互 相取长补短，获得单一材料不具备的特性。 相取长补短，获得单一材料不具备的特性。
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３、制备方法
（１）生物玻璃的制法与工业玻璃类似，在1400℃左右 生物玻璃的制法与工业玻璃类似， 高温下熔制， 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， 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， 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， 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， 反应，因此在加工、灭菌和保存中，须保持干燥，防止变 生物玻璃的机械强度低，只能用于承力不大的体位， 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。 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。 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。 用溶胶凝胶制备，这样能很好的保留其生物活性。
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。 生物玻璃是无机生物医用材料中的一个重要分支。 具有良好的生物相容性，没有毒副作用； （1）具有良好的生物相容性，没有毒副作用； 容易与周围的骨骼形成紧密牢固的化学键合， （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（ 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）； 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。 生物玻璃的力学性能较差，限制其应用。
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