物玻璃医疗器械的临床治疗效果。因此，克
类微晶生物玻璃的特点是既具有一定的生物
服生物活性玻璃的不足，进一步改善和提高
活性又具有较好的可切削加工性，并可根据
生物活性玻璃材料的各项性质，将成为材料
临床需要和一般的机械加工方法制成各种不
科学、生物科学及医学等交叉学科的研究热
[3]
点。
同形状，材料不会发生断裂。此外，近年来 生物材料领域的研究者们相继研制出磷酸盐
2
25
胶生物活性玻璃。
生物玻璃系统的前驱体主要是正硅酸乙
脂 （ TEOS）、 四 水 硝 酸 钙 和 磷 酸 三 乙 脂
（TEP）。 用 盐 酸 或 硝 酸 催 化TEOS和TEP进 行
水 解 ， 通 常H O与 醇 盐 的 比 值 （R值 ） 为 物 质 的 2
量比；所有反应物都加入后，充分搅拌，经
关键词：生 物 活 性 玻 璃 ； 溶 胶-凝 胶；骨骼修复 中图分类号：TQ437 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2018）02-0056-05
生物活性玻璃是一类重要的无机非金属
因而化学齿及皮肤创面修复材料，在临床应用
性 ， 且 强 度 较 低 ， 应 用 受 到 限 制 。1 9 82年 ，
力学性能相对最好的医用微晶玻璃材料，各 项力学性能均接近人骨，此外，其与骨骼组
物实验研究表明，微纳米生物活性玻璃具有
织的结合强度也较高。
显著的异位成骨特性，其机制是通过玻璃颗
为满足临床使用的需要，生物材料必须
粒 中Si、Ca离 子 的 释 放 ， 促 进 了 骨 祖 细 胞 向
[2]
成骨细胞分化，从而加速了新骨形成 。然
2+
OH官 能 团 的 减 少 ， 且 得 到 的 生 物 材 料 中Ca 的 溶解性能相对较低，这些因素都会降低材料 的生物活性。另外制备反应温度也比较高， 能耗较大。
2.2 溶胶-凝胶法
熔融法制备的生物活性玻璃成功用于各
种 临 床 应 用 已 有10多 年 ， 但 由 于 熔 融 法 的 局
限 性 ， 人 们 研 究 开 发 了SiO -CaO-P O 溶 胶-凝
用及其组织修复特性。细胞学研究表明，生
质 中 含 有 晶 相 磷 灰 石 和β -硅 灰 石 。 因 不 含 碱
物 活 性 玻 璃 的 促 进 成 骨 是 通 过 激 活P38和ERK
金属氧化物，所以其机械性能较好，是当前
2条 信 号 通 路 实 现 介 导 骨 髓 间 充 质 干 细 胞
[1]
（MSC）向 成 骨 细 胞 定 向 分 化 而 实 现 的 。 动
学术论文
ACADEMIC PAPER 综述
收稿日期：2017-09-27 作者简介：马安博（1986-），男，讲师，研究方向：有色金属材料表面处理与生物材料。E-mail：mab-532@。
生物活性玻璃的研究现状及发展趋势
马安博 （西安航空职业技术学院，陕西 西安 710089）
摘要：论述了生物活性玻璃的研究现状，同时对不同制备方法进行了概述，重点介绍了溶胶 -凝 胶 法 制 备 生 物 活 性 玻 璃 及 相 关 复 合 材料，并对生物活性玻璃的应用与发展前景进行了展望。
可 作 为 骨 水 泥 材 料 应 用 于 临 床 上 。 由Hench教
活性。
授 开 发 的45S5生 物 玻 璃 中 ，K、Na含 量 较 高 ，
2.1 熔融法
056
熔融法是制备生物玻璃最常用的方法之 一，采用该方法制备的生物玻璃密实无孔、 比表面积较小。
熔融法的一般制备工艺是将原料混合均 匀后，在千摄氏度以上的高温下熔融成玻璃 液，保温一段时间后淬冷，制成产品。熔融 法制备工艺简单、易于大规模生产，但是通 过熔融法制得的生物玻璃，其组成范围和生 物活性都受到一定的局限，因为高温容易使 配料中的磷等元素挥发、使其成分的控制难 以精确， 而 且 玻 璃 的 高 温 熔制容易导致Si-
述
中取得较好的治疗效果。近年来，学者们主
[5]
日本京都大学的小久保正等 通过热处理
要 研 究 了 微 纳 米 生 物 活 性 玻 璃 （MNBG）的 制 备技术、结构、性能、材料与细胞的相互作
M g O - C a O - S i O 2 - P 2 O 5 - C a F 2玻 璃 制 出 了 高 强 度 的 生 物 微 晶 玻 璃 （A - W微 晶 玻 璃 ） ， 其 玻 璃 基
过充分水解后得到均匀的溶胶；凝胶后陈化
一段时间，最后在150 ℃下干燥；干凝胶经
过研磨和过筛，得到的粉体经过压制和烧结
已得到广泛研究和临床应用，越来越显示出
[7]
惰性生物材料所不能比拟的优势 。
幅度减少部分碱金属氧化物的含量，即减少
2 生物活性玻璃的制备
钾、钠含量，增加钙、磷含量并应用玻璃的
微 晶 技 术 ， 成 功 制 备 了Na2O-K2O-MgO-CaOP 2 O 5 - S i O 2系 统 的 微 晶 生 物 玻 璃 ， 主 晶 相 为 碳 酸 磷 灰 石 。 其 生 物 活 性 低 于4 5 S 5玻 璃 ， 但 其
多孔微晶玻璃、铁磁玻璃陶瓷和含生物玻璃
1 生物活性玻璃的研究现状
相的复合生物材料等一系列特定性能的生物 活性玻璃。生物活性玻璃作为人工医学材料
继Hench教 授 研 制 开 发 出4 5 S 5生 物 玻 璃 之
后，又有多种生物活性微晶玻璃不断被研制
[4]
开 发 出 来 。197 3年 ， 德 国B r o m e r等 通 过 大
与传统玻璃制备工艺一样，最早的生物 玻璃和微晶玻璃都是通过熔融法制备的。随 着 溶 胶-凝 胶 技 术 的 发 展 ， 该 方 法 被 引 用 到 生
机械性能却有了较大的提高，可以应用于受
物玻璃的制备中来，这种生物玻璃由于具有
力不明显的骨缺损填充，如颌骨的修补，也
较高的比表面积，因而显示出了较高的生物
被加工成一定形状，这就要求生物材料具有
[6]
良 好 的 可 加 工 性 。1 9 8 3年 ，H o l l a n d等 研 制
而，生物活性玻璃的力学性能，可梯度降解
成 功 了 商 品 名 为B i o v e r i t的 可 切 削 生 物 微 晶
性能和孔结构等问题在一定程度上影响了生
玻璃，其主晶相是磷灰石和金云母晶体。这