例如：组成为MgO(15.5％)、Al2O3(12.6％)和 SiO2(71.9％)的玻璃，当部分氧原子被F(11.2％) 原子取代后，再掺杂5.2％氧化钠得到可切削玻璃； 加入少量CaO、P2O5不会影响其机械性质而形成生 物活性玻璃。
4.5 生物玻璃在医学中的应用：
生物玻璃主要用于人工骨、人工牙或骨缺损 部位的填充等，少数作为人工关节、断指连接材 料。也可作为钛合金牙种植体的表面涂层。治
第四节
生物玻璃材料
4.1 定义
• 生物玻璃是经特别设计的化学组成可诱发生物活 性的含氧化硅化合物。
玻 璃 生 物 管
• 一般把原料粉末按成分要求配比混合均匀，将粉 末在高温炉内熔化，再将融化好的玻璃浇注成型 （板、条、块等形状），然后在适当温度进行退 火处理（消除应力），即可得到玻璃。
玻璃器皿
玻璃管
玻璃珠
4.2 生物玻璃的发展
•1970, 美Florida 大学L. Hench 开发 45S5生物玻璃，成分：SiO2：45%，Na2O： 24.5％，CaO：24.5％，P2O5：6％. •1982，日本京都大学小久保研制A-W微晶 玻璃，成分：SiO2：34.2%，CaO：44.9％， P2O5：16.3％ , MgO：4.6％，CaF2：0.5％ .
全 球 生 物 玻 璃
4.4 生玻璃的分类
• 生物玻璃材料与生物陶瓷一样，按其与生物体组 织相互作用情况分为两类：
（1）非活性的近似惰性 （2）生物活性的
4.4.1 惰性生物玻璃
• 惰性生物玻璃在生物体中由于体液的用，只是表 面组成出现少量的脱碱作用或因硅氧网络稍有溶 解而产生变化，基体则未发生改变。
磷灰石
• 生物玻璃在世界广泛的应用, 给人类医疗健康带 来又一突破性进展, 将叏决科学研究对无机材料怎 样与有机体相联结的进一步了解, 以及更为广泛的 积累动物和人体的实验数据。
4.3 微晶玻璃
• 如将某些玻璃在适当的高温进行晶化处理，则玻 璃中可析出大量微小晶体（一般小于1nm），这样 的玻璃称为微晶玻璃、结晶化玻璃或玻璃陶瓷。
玻璃与骨组织形 成界面键合区
生物活性玻璃与骨组织间的反应
• 生物玻璃大多是与磷酸盐有关的玻璃和混合材 料，或是含磷的硅酸盐玻璃、高氟铝硅酸盐玻 璃。它们一般含有氧磷双键(P＝O)、硅氟键 (Si—F)或铝氟键(Al—F)。
硅酸盐玻璃
高氟铝硅酸盐玻璃
• 活性生物玻璃及生物玻璃陶瓷，通常要求SiO2的 含量低于60%，同时含有Na2O以及CaO／P2O5。
4.4.2 活性玻璃
• 活性玻璃则由于体液作用，玻璃中碱性离子和硅 氧网络在浸蚀过程中逐渐破坏，离子溶解并进入 体液中循环。
总体上看，生物玻璃较降解性陶瓷降解速度 慢，组织反应活性差一些，但活性高于惰性生物 材料。
• 活性玻璃生物相容性好，植入体内后能在 界面上通过一系列离子交换和溶解—沉淀 反应，在其表面形成磷灰石晶体，残留下 的玻璃被巨嗜细胞侵蚀，玻璃表面被基质 类物质覆盖，玻璃附近的软骨芽细胞和造 骨细胞的增殖趋于活跃，不久就形成了骨 胶原纤维和磷灰石结晶，从而和软组织及 组织成骨键合，骨组织和软组织很容易在 其表面生长，其生物活性主要与化学组成 相关。
与生物陶瓷一样，生物玻璃具有一定大小的 孔径，维持一定的孔率是保持生物活性的关键因 素之一。 纯粹玻璃的成型有一个熔融过程，常用致孔 剂难以有效形成多孔结构、特别是难以形成开口 的孔隙；
可以仿照陶瓷的烧结过程，将一些微晶玻璃 原粉，通过磨细后加致孔剂静压成型，然后在高 温下烧结得到多孔结构体。
• 作为骨组织替代物或填充材料，一定的力学强度 是必须的。 • 生物玻璃的抗压强度以及其他主要物理性质(密 度、热膨胀系数等)均与人体骨相近，但韧性较 人体骨组织差，通过加入特殊组分可改善生物玻 璃的韧性，甚至得到可切削的生物玻璃。
疗用生物玻璃。
（1） 人工骨用生物玻璃，它具有良好的耐酸碱腐
蚀特性、生物相容性和耐磨性能；
（2）治疗用生物玻璃，可埋入肿瘤部位，通过在磁
场下发热的特性或其内部的同位素放出的射线杀
死癌细胞，也有良好的生物相容性；
（3）治疗用生物玻璃，可埋入肿瘤部位， 通过在磁场下发热的特性或其内部的同 位素放出的射线杀死癌细胞，也有良好 的生物相容性；
• 我国生物玻璃的研究已达二十多年, 现已成为材料 学、生物化学以及分子生物学的交叉学科。 由于
生物玻璃具有人体硬戒软生命组织有机联结的特
点, 在骨科、牙科、中耳等方面, 对人体的伤害部
位可进行修护治疗以至康健, 其前景可观。
骨修复
牙修复
• 生物玻璃主要由si、N a 、Ca 以及P 的氧化物组 成。 被収现具有生物活性的玻璃已有一系列组成, 并且对这些系列玻瑞已积累了大量的模拟人体溶 液实验数据.常用的模拟人体溶液有两种: （1）是Tris 缓冲液; （2）是离子浓度与人体液体中含量相近的模拟人体 溶液。
（4）人工齿冠用生物玻璃陶瓷，具有制 作容易、审美性高、强度高、适应性好、 生物相容性好、类似天然齿等优点。
微晶玻璃凹埚
微 晶 玻 璃 复 合 材 料
4.3.1 微晶玻璃的特点
• 微晶玻璃中通常含有50％～90％把微小的晶粒连结起来。
4.3.2 微晶玻璃的性质
• 微晶玻璃较普通玻璃的机械强度(抗压强度、抗冲 击强度、抗弯强度、硬度、耐磨)有很大提高。
• 理论研究収现, 当生物玻璃浸在类人体溶液中时, 其表面将収生五步系列反应以及在表面建立起双 电层和负的Z et a 电势, 从而诱导含碳的经磷灰石 在生物玻璃表面的沉积和结晶, 而经磷灰石被公认 在与硬戒软体组织连接中起关键作用;除溶液实验 外, 生物玻璃在动物移植实验中实际地収现了与硬 戒软组织的有机联结, 基于这些研究成果, 已有生 物玻璃产品出现在市场上。