国际专家成功研发生物活性纳米玻璃纤维

科学家近日研究一种生产玻璃纳米纤维的新方法,该方法依赖于众所周知的激光纺纱技术。该研究小组研究人员来自美国的维戈大学和罗格斯大学、英国的伦敦帝国理工学院。该小组成功地从生物活性玻璃提取出纳米纤维。这种材料与用于医药的材料相同,能够促进骨骼再生。     

微纳米生物活性玻璃的细胞基因激活性能研究

微纳米生物材料目前已成为生物医用材料领域一个研究热点和难点。大量研究表明具有微纳米结构特征的生物材料表现出了积极的生物学响应。生物活性玻璃(BG)具有较高的生物活性、生物相容性,是一类重要的骨修复材料。而微纳米生物活性玻璃(MNBG)因其具有特殊的形态结构和理化性能,引起众多研究者的关注。但是目前对MNBG的研究还主要集中在制备、表征以及其表面类骨羟基磷灰石矿物在SBF溶液中的形成活性等方面,关于MNBG的细胞相容性以及基因激活性能方面的研究还鲜有报道。通过溶胶-凝胶法结合模板仿生技术合成了具有特殊微纳米结构和形态的MNBG,并将其浸提液与MG-63细胞共培养,研究生物玻璃溶出物对细胞增殖,成骨相关基因和蛋白表达的影响,结果证明相比于传统的熔融法制备的生物玻璃(45S5)浸提液,MNBG浸提液能够明显促进细胞增殖,激活细胞成骨相关基因,上调相关蛋白的表达,为设计和制备具有基因介导作用的新型生物活性玻璃骨修复材料提供了理论依据。     

溶胶-凝胶生物活性玻璃纤维的制备及其体外矿化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纤维．通过倒置相差显微镜、SEM、FTIR等测试手段考察了生物活性玻璃纤维的微观形貌和显微结构；采用生物材料的体外实验方法以及XRD、SEM、FTIR等测试手段研究了生物活性玻璃纤维在模拟生理体液（SBF）中浸泡后的表面反应产物的形成机理、结晶程度和微观形貌．结果表明，这种生物活性玻璃纤维是一种不连续的短纤维，具有较好的纤维形态和较高的生物活性，在短时间内即可在模拟生理体液（SBF）中形成茸毛状A类碳酸羟基磷灰石（HCA）层．     

基因转染新载体-纳米微囊的研究进展

基因转染是基因表达与功能研究的重要技术之一，安全高效的基因转染一直是研究者期待的目标。纳米微囊由于其良好的生物安全性，有较高的转染效率，具有良好的靶向性改造性能，显示了一定的缓释作用，成为基因转染的良好载体，在基因转染体系中日益受到广泛重视。本文就此方面的研究进行了综述。     

卵磷脂对生物活性玻璃表面改性的研究

采用卵磷脂对生物活性玻璃粉体表面进行改性处理, 并研究了生物活性玻璃与卵磷脂的相互作用. 热分析(TG/DSC)、傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析表明, 卵磷脂在生物活性玻璃表面附着,通过氢键等弱键相互作用. 表面改性后的生物活性玻璃粉体与壳聚糖复合后, 复合材料的力学强度与未处理的相比有明显提高. 扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 经处理后的生物活性玻璃粉体在壳聚糖中分散均匀, 两者结合紧密, 表明卵磷脂改性可以有效地提高生物活性玻璃粉体与壳聚糖有机基质的界面结合强度.     

烧结法制备生物活性玻璃陶瓷材料

以氧化锆为成核剂,采用烧结法制备了基玻璃化学组成为49.6%(质量分数,下同)SiO2,21.7%CaO,22.7%Na2O,6.1%P2O5的生物活性玻璃陶瓷材料.通过XRD、TF-XRD、SEM等测试分析对其物相及生物活性进行了研究.结果表明在基玻璃中引入适量的氧化锆,可获得物相组成良好的材料,且该材料具有较高的生物活性.     

硅酸盐生物活性陶瓷研究进展

生物陶瓷经历了由惰性生物陶瓷如氧化铝和氧化锆陶瓷到可降解生物陶瓷如磷酸三钙陶瓷及具有生物活性的生物陶瓷如羟基磷灰石陶瓷的发展过程。近年来,随着再生医学研究和组织工程技术的发展,对生物材料的性能有了更高的要求,有学者提出了第三代生物材料的概念,认为新一代生物材料应该既具有生物活性,又可降解。研究发现,一些含硅的生物玻璃兼具有这两种特性,其生物活性体现在可以在模拟体液或体内环境中诱导形成类骨磷灰石,这种类骨磷灰石可以与骨组织形成键合。此外,研究显示这类生物玻璃材料具有促进细胞增殖和成骨基因表达的作用。但是,生物活性玻璃存在不易再加工成型,进一步热处理后生物活性和降解性会发生变化等问题。在生物玻璃研究的基础上,研究了一系列钙-硅体系的硅酸盐陶瓷,证实了这类生物陶瓷具有良好的生物活性和降解性,其生物活性和降解性与其化学组成有密切的关系,细胞实验显示这类硅酸盐陶瓷也具有促进细胞增殖分化和骨组织再生的作用,有望成为新一代骨修复材料。     

激活基因的玻璃

三十年前发现，生物玻璃能与骨形成骨键结合。这种特殊的材料已经有超过15年的临床应用，并在数以千计的成功病例。研究表明，骨的键合及骨再生和修复（骨形成作用）涉及玻璃表面的离子快速交换反应、生物活性表面反应层的成核和生长、由可溶硅和钙组成的临界浓度的离子溶解产物的释放。生物活性玻璃的分子生物学机理研究表明，它的生物活性响应看起来是由基因控制的。具有骨促进作用的A类生物活性玻璃通过直接对那些调节诱发细胞周期开始和进程的基因的直接控制，从而加强了其骨形成和促进作用。不能够形成新骨的细胞从细胞总体中被消除，这一特征是当成骨细胞在生物惰性材料或者B类生物活性材料培养时所没有的。骨前细胞细胞周期的基因调控生物学结果是成骨细胞的快速繁殖和分裂，这也导致了骨的迅速再生。对生物活性玻璃基因基础的理解，可以为设计新一代活化基因的玻璃材料，以及新一代活化基因的组织工程用生物降解支架提供重要的依据。如果我们能用玻璃激活基因，可以肯定，有一天我们就能用玻璃来控制基因。     

含锰锌铁氧体磁性生物活性玻璃陶瓷制备工艺及其性能研究

在磷灰石/硅灰石生物活性玻璃陶瓷(A-WGC)中掺杂锰锌铁氧体, 制备出一种新型的磁性生物活性玻璃陶瓷, 并研究了不同制备工艺对其磁性和生物活性的影响. 结果表明, 使用不同掺杂工艺制备的材料的主晶相均为硅灰石、磷灰石、氟磷灰石和分子式为Zn_0.75Mn_0.75Fe _1.5O₄的锰锌铁氧体. 在充磁至7.96×10⁵A·m^-1时, 各材料的饱和磁化强度相差不大, 在5.4~5.9A·m²·kg^-1之间. 材料的生物活性与烧结前和锰锌铁氧体前驱体复合的A-WGC原料的反应活性有关, A-WGC原料的反应活性越低, 材料的生物活性越好. 比较各材料, 采用将A-WGC前驱体高温煅烧后再与锰锌铁氧体前驱体固相混合的工艺制备的材料具有良好的磁性和较高的生物活性.     

Progress on Electrospun Composite Fibers Incorporating Bioactive Glass: An Overview

Electrospinning is a promising approach for the development of fibrous tissue engineering (TE) scaffolds suitable for hard and soft tissues. Apart from physicomechanical properties, electrospun fibers are required to incorporate bioactive cues to control cellular functions, including facilitating biomineralization and osteogenic differentiation in case of bone TE, as well as vascularization, to support successful tissue regeneration. In recent years, bioactive glass (BG) addition to electrospun biopolymer fibers has shown promising results in enhancing the properties of fibers, including the improvement of biological performance. In this article, a comprehensive overview of BG-containing electrospun polymer composite fibers is presented, identifying the parameters that affect the mechanical properties as well as the biological response in vivo and in vitro. Subsequently, the effects of BG addition on the properties of the scaffolds are discussed. Recent developments in the fields of bone regeneration, wound healing, and drug delivery using BG-containing electrospun fibrous scaffolds are described in detail. Essential aspects related to BG-polymer composite fibers for translational research in TE are highlighted for future research in this field.     

微纳米生物活性玻璃诱导牙本质再矿化研究

封闭牙本质小管能有效减轻牙齿过敏症。本研究以不同粒径的微纳米生物活性玻璃球(MNBGs)为分散质、海藻酸钠-磷酸盐缓冲溶液为分散液, 制备了用于牙本质脱敏治疗的MNBGs糊剂(MNBGP)。在牙本质切片表面进行体外矿化并系统评价了糊剂与牙本质的结合性能, 以及糊剂体外诱导牙本质再矿化、封闭牙本质小管的能力。研究结果表明, 不同粒径MNBGs制备的糊剂均能与牙本质界面紧密结合, 粒径较小的MNBGs在脱矿牙本质切片表面分布更加均匀。MNBGP在人工唾液(AS)中能较好地诱导牙本质再矿化形成磷灰石(HA)以堵塞封闭牙本质小管, 脱矿牙本质切片表面形成的HA 层随矿化时间延长而增厚, 矿化28 d HA层的厚度可达到5~10 μm。MNBGs的尺寸影响其诱导牙本质再矿化的效果, 当颗粒大小与牙本质小管直径匹配时, MNBGs可以更好地封闭牙本质小管。因此, MNBGP具有良好的治疗牙本质过敏的应用前景。     

Sol-gel生物活性玻璃体外矿化沉积的动态/静态体外模拟系统对比研究

采用溶胶-凝胶法制备了CaO-P2O3-SiO2系统生物活性玻璃粉体,并通过成型烧结工艺制成多孔材料,对比研究了样品在动态和静态2种体外模拟实验系统中的材料矿化沉积,通过测量溶液pH值,Ca^2 浓度,及样品的XRD、SEM、FTIR测试,证明了动态体外模拟系统可以更好地模拟体内环境,生物活性玻璃材料在2种模拟系统中表面都有碳酸羟基磷灰石生成。     

生物活性陶瓷活动义眼座的研制及动物实验研究

用含有氧氟磷灰石和硅灰石微晶的生物活性陶瓷制成了用于义眼镶配的可活动的义眼座，其物理性能一物相容性优良。用ＤＴＡ、ＸＲＤ、ＳＥＭ及ＥＤＳ方法分析了其结构，动物实验结果表明，其活动性令人满意。     

溶胶-凝胶法制备高比表面积铝磷钙生物活性玻璃

采用溶胶-凝胶法, 在不使用模板剂的情况下制备出高比表面积的介孔CaO-Al₂O₃-P₂O₅生物活性玻璃(MBGs), 用BET、XRD、DTA以及FTIR对MBGs的结构进行了表征, 并用生物模拟体液(SBF)在36.5℃对生物玻璃进行了体外活性测试, 测试时间为1 d、3 d、7 d和14 d。介孔玻璃的比表面积最高达到461.1 m²/g, 随着CaO的含量从5mol%增加到30mol%, 介孔玻璃的比表面积呈降低趋势。用XRD和FTIR验证了材料的玻璃结构。然而, 在生物模拟体液(SBF)实验中, 当CaO摩尔含量达到20mol%时, 介孔玻璃表现出较高生物活性。这种特殊的高比表面积的介孔铝磷钙生物活性玻璃在生物医药方面有潜在的应用价值。本文的实验结果对优化生物玻璃的介孔结构和CaO含量来提升玻璃的生物活性有一定的指导意义。     

硼硅酸盐生物活性玻璃在直流电场下的体外矿化性能

硼硅酸盐生物活性玻璃具有良好的生物活性和骨传导性, 但大多数生物活性玻璃表现出非线性降解和矿化行为, 矿化性能会随着时间而减缓。电场作为一种外场辅助调节的方法, 能够干预玻璃的离子交换和扩散。本研究利用直流电场干预硼硅酸盐生物活性玻璃的体外矿化, 加快降解较慢阶段中硼硅酸盐生物玻璃的生物活性。将熔融法制备的成分为18SiO₂-6Na₂O-8K₂O-8MgO-22CaO-2P₂O₅-36B₂O₃的硼硅酸盐生物活性玻璃浸泡在SBF生理模拟液中, 施加0~90 mA的电流, 研究直流电场对硼硅酸盐生物玻璃降解及体外矿化性能的影响。研究结果表明, 施加电场不仅可以提高硼硅酸盐生物活性玻璃的降解率和离子释放量, 而且有利于玻璃网络水解和表面羟基化, 加速羟基磷灰石的生成。其中失重率比对照组提高了3%~5%, 硼和钙的离子释放量分别较对照组提高了2.3~2.9倍和1.9~2.3倍。对硼硅酸盐生物活性玻璃表面结构分析得出, 暴露在电场下的样品表面生成了磷灰石层。应用直流电场可以提高生物活性玻璃的降解及体外矿化性能, 为提升骨修复效果提供了一种新思路。     

自然唾液中介孔生物活性玻璃诱导牙釉质仿生再矿化研究

将介孔生物活性玻璃用于修复酸蚀的牙釉质, 样品经模拟刷牙后, 浸泡在自然唾液中。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)切割后透射电镜(TEM)观察、X射线能谱分析(EDX)、选区电子衍射(SAED)分析, 及纳米压痕力学测试等表征显示, 经过介孔生物活性玻璃处理后的牙釉质, 在唾液中浸泡6 h, 牙釉质表面形成棒状类骨磷灰石; 浸泡24 h, 表面形成均匀矿化层, 厚度约为100 nm, 且和牙釉质基体结合紧密, 钙磷比接近牙釉质基体。矿化层在300 µN作用下, 出现划痕爆破值, 其显微力学性能为(3.37±0.62) GPa, 弹性模量为(60.48±4.56) GPa, 均达到未酸蚀牙釉质的75%。实验结果表明, 介孔生物活性玻璃可较快地诱导矿化, 有望用于酸蚀牙釉质修复及早期龋齿的预防。     

介孔生物活性玻璃/脱钙骨复合支架的制备及性能研究

将介孔生物活性玻璃(MBG)与脱钙骨(DB)复合, 利用浸渍法制备出MBG/DB复合支架材料. 采用红外光谱(FTIR), 扫描电镜(SEM), X射线衍射(XRD), 电子万能材料试验机等方法对牛松质骨(CB)、DB、MBG/DB复合支架进行表征. 结果表明, CB经浸酸处理后制备的DB, 孔径大小在200~600μm范围内, 孔隙率约为71%, 抗压性能比CB明显降低(1.10±0.31)MPa, 而采用浸渍法制备的复合支架, 孔隙率降为40%左右, 而压缩强度明显提高(8.49± 2.14)MPa. 体外生物活性测试表明: 复合支架具有良好的生物活性.     

Sol-Gel生物活性玻璃降解性能及矿化沉积的体外模拟研究

本研究采用溶胶-凝胶法制备了CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃粉体,并通过成型、烧结工艺制成多孔材料,样品在体外模拟实验系统中进行材料降解性能研究.通过测量溶液pH值、Ca2 浓度及样品的XRD、SEM、FTIR测试,认为生物活性玻璃本身发生降解的同时表面有一层类骨碳酸羟基磷灰石生成.     

溶胶-凝胶生物活性玻璃超细粉体的制备与生物矿化性能研究

通过溶胶-凝胶和湿法研磨工艺制备了粒径分布在1μm以下的生物活性玻璃超细粉体. 采用XRD、FTIR、SEM测试方法对研磨前后粉体在模拟生理溶液(SBF)中的生物矿化性能进行了对比分析与表征, 结果表明: 在SBF中两种粉体表面都生成了碳酸羟基磷灰石(HCA), 并且经湿法研磨后的溶胶-凝胶生物活性玻璃超细粉体的生物矿化速度显著提高. 通过对不同浸泡时间SBF溶液的pH值测定可知, 在同样反应时间情况下, 超细粉体浸泡液的pH值低于研磨前颗粒. 浸泡液的ICP测试也表明研磨前后玻璃样品的离子溶出规律有所不同.