可降解钙磷生物玻璃陶瓷制备及性能研究(3)

rrr分发给

性是至关重要的。

１．２．１．２Ｎａ２０一Ｋ２０一ＭｇＯ—ＣａＯ—Ｐ２０５一Ｓｉ０２系生物玻璃

ｌ９７３年，Ｂｒｏｍｅｒ等通过大幅度减少碱金属氧化物的含量，并应用玻璃的微晶技术，成功制备了Ｎａ２０．Ｋ２０．ＭｇＯ．ＣａＯ．Ｐ２０５．Ｓｉ０２系生物玻璃，其基本成分为４．８Ｎａ２０－０．８Ｋ２０．２．９ＭｇＯ－３４ＣＡＯ．１１．７Ｐ２０５．４６．２Ｓ１０２（叭％），称之为ＣｅｍｖｉｔａｌＫ微晶玻璃。与４５Ｓ５玻璃相比较，生物活性有所下降，但是其机械性能却有了较大的提高，可以应用于受力不明显的骨缺损的填充，例如颚骨的修补，也可以作为骨水泥材料应用于临床上。

１．２．１．３Ｓｉ０２一ＣａＯ—ＭｇＯ—Ｐ２０５一ＣａＦ２系生物玻璃

Ｋｏｋｕｂｏ在１９８２年开发成功了含３８ｗｔ％左右的磷灰石（Ａｐａｔｉｔｅ）和２４ｗｔ％左右硅灰石（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ）的微晶玻璃（简称～ｗ微晶玻璃），其组成３４Ｓ１０２．４４．７ＣａＯ．４．６ＭｇＯ－１６．２Ｐ２０５－０．５ＣａＦ２，商品名为ＣｅｒａｂｏｎｅＲＡ／Ｗｔ２６Ｊ。植入体内后，因Ａ／Ｗ．ＧＣ中玻璃相和硅灰石晶相溶解出钙离子和硅离子，其在玻璃表面形成一层类骨磷灰石结构的Ｃａ．Ｐ界面层，而磷灰石晶相在～Ｗ．ＧＣ与骨组织的结合中一般不起作用。Ａ／Ｗ．ＧＣ与自然骨紧密结合，拉伸断裂面位于骨内部，其生物活性高于羟基磷灰石陶瓷，动物体内实验中～Ｗ．ＧＣ颗粒在４周内就有超过９０％的表面为新生骨所覆盖，而羟基磷灰石陶瓷颗粒在１６周内表面仅有６０％被覆盖【２７】。

现有生物活性玻璃商品中，Ａ／Ｗ．ＧＣ机械性能为最佳，并具有良好的可加工性。其抗弯强度为２１５ＭＰａ，高于人体密实骨（１６０ＭＰａ），并且几乎是羟基磷灰石陶瓷（１１５ＭＰａ）的２倍。微晶玻璃的高机械性能归因于粗糙的～Ｗ．ＧＣ断裂表面和１３．硅灰石晶体的析出，这可促使裂纹转向或分支，能有效抑制裂纹扩张。在体液环境中，因应力侵蚀而引发的裂纹缓慢扩展使Ａ／Ｗ．ＧＣ的机械性能降低，但其疲劳速度明显低于母体玻璃和羟基磷灰石陶瓷。有学者研究通过对其进行Ｚｒ离子交换进行表面改性，可进一步降低其疲劳速度。

晶相和组分的变化对Ａ／Ｗ．ＧＣ系列微晶玻璃的机械性能和生物活性影响显著。在不含ＣａＦ２的Ａ／Ｗ．ＧＣ系统中，随着Ｓｉ０２的增加和Ｐ２０５的降低，磷灰石晶相含量降低，硅灰石晶相含量增加，机械性能增强。生物玻璃的活性并不取决于磷灰石晶相的含量，而是取决于体内环境中表面形成磷灰石层的能力。在Ａ／Ｗ．ＧＣ体系中引入Ａ１２０３，则会影响Ｃａ和Ｓｉ离子溶解，使材料失活；同时，Ａｌ和Ｍｇ离子的溶解也会阻止磷灰石形成【２８】。因此，玻璃中溶解的Ｃａ和Ｓｉ离子是磷灰石层形成

rrr分发给

的必需条件。

１．２．１．４Ｓｉ０２－Ａ１２０３．ＭｇＯ．Ｎａ２０一Ｋ２０．ＣａＯ－Ｐ２０５一Ｆ系生物玻璃

以云母为主相的可切削微晶玻璃具有良好的可加工性。基于Ｓｉ０２．Ａ１２０３．ＭｇＯ．Ｆ系统，通过控制析晶研制了两类微晶玻璃，主晶相为氟金云母（Ｎａ，Ｋ）Ｍ９３（ＡＩＳｉＯｌｏ）Ｆ２和磷灰石Ｃａｌｏ（Ｐ０４）６（Ｏ，Ｆ）的微晶玻璃。Ｖｏｇｅｌ和Ｂｅａｌｌ先后报道了这种医用可加工生物活性微晶玻璃。以可加工微晶玻璃的基质引入适量的易熔成分Ｂ２０３和一定比例的钙磷氧化物，制备了含氟磷灰石和氟金云母两种晶相的微晶玻璃，称为可加工生物活性微晶玻璃。加入氧化钙和氧化磷后，可得到一种分成三相的玻璃，玻璃中大液滴是富钙磷酸盐相，小液滴为硅酸盐相，基质为富二氧化硅的玻璃相。这三相玻璃在热处理时，氟磷灰石从大液滴中析出，小液滴相与基础玻璃反应形成氟金云母晶体。金云母相使微晶玻璃具有可加工性。磷灰石相赋予材料生物活性。它的硬度与牙釉质相似，具有良好的生物活性。易于与玻璃质骨水泥化学结合，很容易实现定点粘结而无需进一步处理。可加工生物活性微晶玻璃在临床上用作颈面、脊椎及牙槽萎缩等硬组织的修复，通常被植入体内。第二类材料中，氟金云母相呈卷曲状，称为Ｃａｂｂａｇｅ．ｓｈａｐｅｄ，通过控制析晶形成的一种新型可切削微晶玻璃。这种材料的可切削性是含平板形云母微晶玻璃的４－－一５倍，可用一般的金属加工工具加工，从１９８８年起应用于头和颈手术中。其成分为４４．５Ｓ１０２—２９．９Ａ１２０３－１１．８ＭｇＯ－４．４Ｎａ２０．４．９Ｋ２０－０．２ＣａＯ－０．２Ｐ２０５－２．２Ｆ。１．２．２无硅钙磷生物活性玻璃

虽然含硅钙磷生物玻璃具有众多的优点及应用，但是现今其在生物材料领域的应用却不及磷酸钙陶瓷，其中一个重要的原因是生物活性玻璃中含有硅的成分，硅在体内不能降解并且其代谢机理目前不是很清楚，不论生物玻璃在人体内植入时间的长短，最终这些硅的成分都不可能转化为与人体骨组织类似的物质。而且日本的Ｎａｇａｓｅ教授在将含硅的钙磷生物玻璃注射进实验用鼠体腹腔中进行动物实验时发现大量鼠生物体死亡【２引。这一发现引起了大量学者的广泛关注，继而不含硅的钙磷玻璃体系成为生物活性玻璃的研究热点。

在己知的磷氧化合物中（Ｐ２０３，Ｐ２０４，Ｐ２０５），只有Ｐ２０５才能形成玻璃。并且已经证明，与晶态Ｐ２０５一样，磷氧玻璃的基本结构单元是磷氧四面体［Ｐ０４】，但每个磷氧四面体中有一个带双键的氧，这一点与Ｓｉ０２玻璃不同，它们的多面体都是以桥氧相连接。可生物降解的钙磷生物玻璃是基于ＣａＯ．Ｐ２０５．Ｎａ２０体系。当Ｐ２０５

rrr分发给

熔体中加入Ｎａ２０时，Ｐ２０５玻璃结构从层状转变为链状，链之间由Ｎａ．Ｏ离子键结合在一起。二元碱磷酸盐玻璃和二元碱硅酸盐玻璃有两个共同点：

元都是四面体；（１）结构单（２）加入修饰氧化物都导致非桥氧增加。此种玻璃生物降解的溶解度可通过ＣａＯ和Ｎａ２０的相对含量来调节，随着Ｎａ２０含量的增加溶解度提高，ｐＨ值升高，其溶解产物沉积由开始的钙磷石最终转化为磷灰石。

１．２．２．１ＣａＯ．Ｐ２０５一Ｎａ２０系生物玻璃

由于磷基玻璃的化学成分与自然骨相似，其溶解性可根据Ｃａ／Ｐ［＃，进行调结，所以作为生物降解材料其具有更大的应用潜力。Ｂｕｎｋｅｒ等制备了化学组成为（５０－Ｘ）Ｍ２０．（Ｘ）ＣａＯ．５０Ｐ２０５（ｍ０１％）的玻璃，Ｍ为Ｌｉ２０或Ｎａ２０，得出结论是与硅玻璃进行对比发现该体系的玻璃均具有溶解性，且与玻璃的组成有关，期望制得生物相容性好，细胞毒性低的生物玻璃【３０】。ＭｏｔｏｈｉｒｏＵｏ等制备了不同化学组成的ＣａＯ．Ｐ２０５－Ｎａ２０系生物玻璃，分别研究了该体系在去离子水和模拟体液中的溶解性，同时对该玻璃在人体牙髓细胞中的细胞毒性进行了研究，得出细胞毒性的变化趋势与生物玻璃的溶解性变化趋势相一致，都是随ＣａＯ含量的增加而降低ｐ¨。英国的１．Ａｈｍｅｄ等，系统的研究了ＣａＯ．Ｐ２０５－Ｎａ２０系生物玻璃，限制Ｐ２０５的量在４０％、４５％、５５％改变ＣａＯ的含量，结果显示玻璃化转变温度Ｔｇ随ＣａＯ含量增加而升高。最近，英国的ＤａｎｉｅｌａＣａｎａ【３２，３３］等，分别用熔融法和溶胶．凝胶法制备了同组成的ＣａＯ．Ｐ２０５．Ｎａ２０系生物玻璃，对玻璃的结构进行对比发现两者具有相 …… 此处隐藏：1830字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……