Na、Mg、Zn、Ti摻雜58S生物活性玻璃和玻璃陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、本研究在已被證明具有良好生物活性的溶膠凝膠生物玻璃58S基礎(chǔ)上，通過摻入Na2O、MgO、ZnO和TiO2等不同氧化物，研究了不同價態(tài)離子以及ZnO含量對玻璃的析晶、強(qiáng)度、孔隙率、生物活性、降解性以及細(xì)胞相容性的影響，為材料設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。并通過與聚酯復(fù)合，來提高生物玻璃的細(xì)胞相容性。同時，通過工藝改進(jìn)，制備了多孔玻璃和玻璃陶瓷支架，并與聚琥珀酸酯(PBS)、乳酸—羥基乙酸共聚物(PLGA)進(jìn)行復(fù)合。研究得出的主要結(jié)論如下： (

2、1)玻璃的Si-O網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是影響生物玻璃性能的決定因素，不同離子通過調(diào)節(jié)玻璃的Si-O網(wǎng)絡(luò)來對玻璃性能產(chǎn)生影響。其中：Na2O取代CaO降低了玻璃網(wǎng)絡(luò)的完整性，使玻璃網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)更多的斷點(diǎn)，促進(jìn)玻璃的結(jié)晶，Na2O的摻入能加快玻璃的離子釋放和降解速度，促進(jìn)羥基磷灰石(HA)的形成；MgO、ZnO取代CaO不改變玻璃網(wǎng)絡(luò)完整性，但使玻璃Si-O網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊密，在性能上表現(xiàn)出促進(jìn)玻璃和玻璃陶瓷的結(jié)晶，降低玻璃的降解速度和HA的沉積速度。Ti

3、能夠參與玻璃網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，玻璃中TiO2取代CaO提高了玻璃網(wǎng)絡(luò)完整性，降低了玻璃的降解速度和HA沉積速度。在HA沉積和降解速度方面，ZnO的影響作用比MgO和TiO2更為明顯。 (2)玻璃中ZnO除了通過阻礙Si4+離子釋放來減緩富Si層對HA沉積的誘導(dǎo)作用外，含ZnO玻璃釋放的Zn2+離子對HA的沉積也具有抑制作用。玻璃中ZnO含量超過12mol％時，玻璃將不能誘導(dǎo)HA的沉積。玻璃陶瓷中ZnO含量超過3mol％時，同樣不能誘導(dǎo)H

4、A的沉積。 (3)玻璃和玻璃陶瓷釋放的Si4+與Zn2+離子濃度是影響細(xì)胞增殖的主要原因。合適濃度的Si4+和Zn2+離子能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖，但過高濃度的離子則對細(xì)胞增殖具有抑制和毒性作用。在所有含ZnO玻璃和玻璃陶瓷樣品中，58S3Z玻璃陶瓷所釋放的Si4+與Zn2+離子濃度對成骨細(xì)胞的增殖最有利。 (4)通過對有機(jī)泡沫浸漬法工藝進(jìn)行改進(jìn)，能夠制備出具有一定強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)良好的多孔生物玻璃和玻璃陶瓷支架。58S3Z玻璃

5、陶瓷支架因適當(dāng)?shù)腟i4+和Zn2+離子釋放，顯示出良好的細(xì)胞相容性。58S玻璃表面復(fù)合一層PBS與PLGA膜后，能有效的提高其細(xì)胞相容性，但不影響其生物活性。58S3Z玻璃陶瓷支架復(fù)合PBS、PLGA聚酯后，可大幅提高支架的力學(xué)強(qiáng)度，并改善支架的可加工性能，但不影響其細(xì)胞相容性，具有良好的應(yīng)用前景。 綜合以上研究結(jié)果，通過摻入不同離子對溶膠凝膠生物玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，完全可以調(diào)節(jié)和控制玻璃的析晶、降解、生物活性等性能，從而可根