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硼硅酸盐生物活性玻璃的矿化及机理初探
1
作者 周杰 王会 +3 位作者 崔旭 黄文旵 王德平 周萘 《生物骨科材料与临床研究》 CAS 2024年第3期1-7,共7页
目的探讨硼硅酸盐生物活性玻璃体外矿化成类骨层状结构的机理。方法模拟体内环境,将硅酸盐玻璃(0B)、硼硅酸盐玻璃(2B)和硼酸盐玻璃(3B)浸泡于SBF溶液和含有明胶的SBF溶液中1周;随后采用质量损失分析、SEM、EDS、XRD及FTIR等测试方法对... 目的探讨硼硅酸盐生物活性玻璃体外矿化成类骨层状结构的机理。方法模拟体内环境,将硅酸盐玻璃(0B)、硼硅酸盐玻璃(2B)和硼酸盐玻璃(3B)浸泡于SBF溶液和含有明胶的SBF溶液中1周;随后采用质量损失分析、SEM、EDS、XRD及FTIR等测试方法对多种生物活性玻璃的矿化产物进行系统分析与比较;采用固体核磁NMR对生物玻璃进行玻璃结构分析。结果浸泡1周后,SEM观察到硼硅酸盐玻璃(2B)和不含硅的硼酸盐玻璃(3B)表面产生层状矿化产物,而硅酸盐玻璃(0B)表面只有一层矿化产物层;XRD和FTIR结果显示3种玻璃的表面产物均为含有部分羟基磷灰石的钙磷化合物;固体核磁波谱(11B)测试结果表明硼硅酸盐玻璃(2B)和不含硅的硼酸盐玻璃(3B)都存在大量[BO_(3)]平面三角体。最后,当硼硅酸盐玻璃(2B)浸泡在含有明胶的SBF溶液后,其矿化产物仍能维持层状结构;通过EDS分析可知形成明胶有机层和含羟基磷灰石的无机层相互堆积的特殊层状结构。结论2B和3B玻璃内部存在大量[BO_(3)]平面三角体所构造的二维平面结构。矿化过程中,不溶性反应物沉积在二维平面结构上,从而使矿化产物呈现层状结构。在浸泡液中添加一定量的明胶后,其可以有效地与硼硅酸盐玻璃的层状矿化结构相互匹配结合,最终堆叠形成有机相层与无机层相互交错的特殊结构。 展开更多
关键词 硼硅酸盐生物活性玻璃 骨修复材料 矿化产物 层状结构
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硼硅酸盐生物活性玻璃多孔支架的制备 被引量：4
2
作者 刘欣 姚爱华 +5 位作者 王德平 黄文旵 付海罗 赵荻 吕维加 潘浩波 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期322-326,共5页
Na_2O-CaO-SiO_2-P_2O_5-B_2O_3系硼硅酸盐生物玻璃是一类具有良好生物活性和降解性能的组织工程材料.本研究中,采用有机泡沫浸渍法,乙醇作溶剂,乙基纤维素作添加剂,将硼硅酸盐玻璃粉体制备成具有三维连通网状结构的组织工程多孔支架.... Na_2O-CaO-SiO_2-P_2O_5-B_2O_3系硼硅酸盐生物玻璃是一类具有良好生物活性和降解性能的组织工程材料.本研究中,采用有机泡沫浸渍法,乙醇作溶剂,乙基纤维素作添加剂,将硼硅酸盐玻璃粉体制备成具有三维连通网状结构的组织工程多孔支架.通过调节浆料的固相含量和乙基纤维素含量,改善坯体的涂覆量,在支架孔径为300～500μm,孔隙率高于80%时,使支架抗压强度从0.03MPa提高到0.36MPa.根据蜂窝状结构模型分析,发现采用高强度玻璃,优化浆料是改善多孔材料结构和力学性能的有效途径.用该模型理论指导,由Na_2O-K_2O-MgO-CaO·SiO_2-P_2O_5-B_2O_3系统制成的另一种硼硅酸盐玻璃支架,其抗压强度可达5～8MPa.实验表明有机泡沫浸渍法在制备组织工程支架中有广泛的应用前景. 展开更多
关键词 有机泡沫浸渍法 硼硅酸盐生物活性玻璃 多孔支架 浆料
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硼硅酸盐生物活性玻璃体内外成骨效应对比分析
3
作者 陈亭利 杜萍 +4 位作者 李贤 苏昆 李帅杰 崔旭 潘浩波 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2518-2526,共9页
针对硼硅酸盐生物活性玻璃(BBG)临床应用的瓶颈问题,对比不同硼硅比(样品0B、样品1.5B、样品3B)生物活性玻璃与30%(质量分数)柠檬酸混合形成的骨水泥浸提液在体外对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)增殖活性与成骨分化的影响,及该骨水泥体内... 针对硼硅酸盐生物活性玻璃(BBG)临床应用的瓶颈问题,对比不同硼硅比(样品0B、样品1.5B、样品3B)生物活性玻璃与30%(质量分数)柠檬酸混合形成的骨水泥浸提液在体外对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)增殖活性与成骨分化的影响,及该骨水泥体内移植后对大鼠股骨缺损的修复效果。结果表明:骨水泥的降解速率随生物玻璃中B元素含量的增加而增快,同时其浸提液在体外对h BMSCs增殖活性与成骨分化的抑制效果更明显;然而,含最高浓度B的骨水泥(样品3B)在体内诱导更多新骨生成,展示出更好的骨修复性能。基于BBG在体内外生物学效应的显著性差异,本工作为硼基生物活性材料特性的优化设计及其体外有效性评价体系的构建提出了思考和建议。 展开更多
关键词 硼硅酸盐生物活性玻璃 骨髓间充质干细胞 成骨分化 骨缺损 硼
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生物活性硼硅酸盐多孔支架的体外活性及细胞毒性 被引量：4
4
作者 张欣 付海罗 +5 位作者 刘欣 姚爱华 王德平 黄文旵 赵颖 蒋欣泉 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期463-468,共6页
在硼酸盐玻璃（R2O-RO-B2O3-SiO2-P2O5）系统中，用不同硼含量的玻璃粉末，采用泡沫浸渍法制备4种组分的多孔支架，对这些支架的体外生物活性、可降解性能及细胞毒性进行研究。结果表明，不同硼含量的玻璃粉均能制备成支架，其气孔率为7... 在硼酸盐玻璃（R2O-RO-B2O3-SiO2-P2O5）系统中，用不同硼含量的玻璃粉末，采用泡沫浸渍法制备4种组分的多孔支架，对这些支架的体外生物活性、可降解性能及细胞毒性进行研究。结果表明，不同硼含量的玻璃粉均能制备成支架，其气孔率为73％～80％，孔径200～300gm，孔间连通性良好。在0．02mol/L K2HPO4溶液中浸泡后，支架均能转化为羟基磷灰石，具有优良的生物活性，其中组分为D．Alk-2B，D-Alk-3B的支架在浸泡7h后，表面形成羟基磷灰石，并全部被羟基磷灰石层所覆盖，证实了支架有很高的生物活性。在细胞黏附实验中，支架上的细胞黏附生长良好，形态舒展，伪足明显，仅D-Alk-3B组分的支架在体外降解过程中所释放的硼在局部区域累积后对细胞增殖产生了一定的抑制作用，但支架浸提液经适当稀释后（稀释比例为1：8），生物相容性明显改善。因此，经过适当预处理，这一系列硼硅酸盐玻璃多孔支架有可能应用于骨组织工程。 展开更多
关键词 硼硅酸盐生物活性玻璃 可控降解 MTT检测 细胞黏附实验 毒性分析
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光热核壳TiN@硼硅酸盐生物玻璃纳米颗粒的降解和矿化性能
5
作者 吴锐 张敏慧 +2 位作者 金成韵 林健 王德平 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期708-716,共9页
硼硅酸盐生物玻璃以其稳定的结构和优异的生物活性而受到广泛关注,但生物玻璃在矿化过程中活性呈现初期快而中后期慢的趋势,造成后期的活性降低。光热可加速生物玻璃降解,本研究制备了以氮化钛为核、生物玻璃(40SiO_(2)-20B_(2)O_(3)-36... 硼硅酸盐生物玻璃以其稳定的结构和优异的生物活性而受到广泛关注,但生物玻璃在矿化过程中活性呈现初期快而中后期慢的趋势,造成后期的活性降低。光热可加速生物玻璃降解,本研究制备了以氮化钛为核、生物玻璃(40SiO_(2)-20B_(2)O_(3)-36CaO-4P_(2)O_(5))为壳的复合生物玻璃,利用光热场干预生物玻璃的矿化过程。结果表明,生物玻璃具有显著的光热效应,光热能力随氮化钛掺杂量和激光功率密度的增加而提高;在体外浸泡中,近红外光辐照促进了生物玻璃的降解,浸泡7 d后模拟体液中钙、硼的含量分别增加12%~16%和8%~11%,加速了羟基磷灰石的生成;细胞增殖活性实验表明样品有良好的生物安全性。因此,光热场可促进生物玻璃降解和矿化,对周围细胞影响小,有望在保障初期生物安全的同时发挥调节作用。 展开更多
关键词 硼硅酸盐生物活性玻璃 核壳结构 光热性能 矿化性能
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硼硅酸盐生物活性玻璃在直流电场下的体外矿化性能 被引量：2
6
作者 朱子旻 张敏慧 +3 位作者 张轩宇 姚爱华 林健 王德平 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1006-1012,共7页
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... 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18SiO_(2)-6Na_(2)O-8K_(2)O-8MgO-22CaO-2P_(2)O_(5)-36B_(2)O_(3)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。 展开更多
关键词 硼硅酸盐生物活性玻璃 直流电场 矿化性能
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基于介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球的可注射复合骨水泥 被引量：6
7
作者 常宇辰 林子扬 +6 位作者 谢昕 吴章凡 姚爱华 叶松 林健 王德平 崔旭 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1398-1406,共9页
以溶胶-凝胶法制备的介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球(MBGS)作为固相,海藻酸钠(SA)溶液作为液相,开发了一种可注射复合骨水泥。对MBGS中氧化硼/氧化硅的比例对其质构性能及骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的影响进行表征。实验结果... 以溶胶-凝胶法制备的介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球(MBGS)作为固相,海藻酸钠(SA)溶液作为液相,开发了一种可注射复合骨水泥。对MBGS中氧化硼/氧化硅的比例对其质构性能及骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的影响进行表征。实验结果表明,随着硼含量的增加,MBGS的比表面积从161.71 m^2/g增大至214.28 m^2/g,平均孔径以及总孔容也随之增长,加速了玻璃相中钙离子的释放,使得玻璃与SA的快速交联,改善了骨水泥可操作性能和力学性能,凝固时间由21 min缩短至9 min,抗压强度由3.4 MPa提升至4.1 MPa,体外矿化性能也随之提高。综合各方面性能表现,BC-30骨水泥兼具良好的可操作性能、力学性能和体外矿化能力,是最合适的骨水泥组分。总之,提高MBGS的质构性能是增强复合骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的有效方法。 展开更多
关键词 可注射骨水泥 介孔硼硅酸盐生物活性玻璃 生物活性 可操作性
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硼酸/硼硅酸盐生物活性玻璃促创面愈合进展
8
作者 柳春玉 王雪 +5 位作者 舒丹 李帅杰 张丽艳 崔旭 李红龙 潘浩波 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期681-693,共13页
随着社会老龄化的加剧,慢性创伤患者的发病率和死亡率激增。高复发率慢性创面难以得到简单有效和低成本的治疗,加重了医疗系统的负担,致使临床对高疗效、新疗法和创新产品的需求持续增长。近年来研究表明,生物活性玻璃可以通过调节免疫... 随着社会老龄化的加剧,慢性创伤患者的发病率和死亡率激增。高复发率慢性创面难以得到简单有效和低成本的治疗,加重了医疗系统的负担,致使临床对高疗效、新疗法和创新产品的需求持续增长。近年来研究表明,生物活性玻璃可以通过调节免疫相关巨噬细胞、内皮细胞、真皮成纤维细胞和表皮细胞等,促进伤口愈合,成为一种具有临床应用前景的伤口敷料。特别是硼酸盐和硼硅酸盐组成的生物活性玻璃显示出可控的降解速率,可针对伤口愈合不同病理阶段,持续性释放功能离子并调控伤口微环境,以此诱导血管新生和加速病理伤口组织稳态恢复。本文简要概述了硼酸/硼硅酸盐生物活性玻璃结构与性能关系,重点介绍了其临床应用研究进展,并对未来生物活性玻璃创面敷料的发展进行了展望。 展开更多
关键词 硼酸/硼硅酸盐生物活性玻璃 伤口愈合 功能离子 慢性创面 血管生成
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掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥的制备与性能表征 被引量：2
9
作者 陈铖 丁晶鑫 +1 位作者 王会 王德平 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1245-1258,共14页
骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤,常通过手术切除进行治疗。但术后造成的骨缺损难以自愈,残余肿瘤细胞还会增加复发可能性。本研究开发了一种用于修复骨缺损和协同治疗骨肉瘤的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥。首先通过溶胶–凝... 骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤,常通过手术切除进行治疗。但术后造成的骨缺损难以自愈,残余肿瘤细胞还会增加复发可能性。本研究开发了一种用于修复骨缺损和协同治疗骨肉瘤的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥。首先通过溶胶–凝胶法结合固态反应制备了可作为光热剂和药物载体的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷微球(MBGC-xNd),然后将微球与海藻酸钠(SA)溶液混合制备了可同时进行光热治疗和化学治疗的可注射骨水泥(MBGC-xNd/SA)。结果表明掺Nd^(3+)赋予微球可控的光热性能,负载阿霉素(DOX)的微球显示出持续的药物释放行为。此外,载药骨水泥的药物释放量随着温度的升高而显著增加,说明光热疗法产生的热量可促进DOX释放。体外细胞实验结果表明,MBGC-xNd/SA具有良好的促成骨活性,并且光热–化学联合疗法对MG-63骨肉瘤细胞起到了更显著的杀伤作用,表现出协同效应。因此,MBGC-xNd/SA作为一种新颖的多功能骨修复材料,在骨肉瘤的术后治疗方面具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷 骨水泥 骨缺损修复 光热–化学联合疗法
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不同模拟体液对硼硅酸盐生物活性玻璃基骨水泥矿化性能的影响 被引量：2
10
作者 林子扬 常宇辰 +3 位作者 吴章凡 包荣 林文庆 王德平 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期745-752,共8页
硼硅酸盐生物活性玻璃基(Borosilicate bioactive glass-based,BBG)骨水泥由于其优异的生物活性和生物降解性,在治疗骨质疏松性骨折以及骨肿瘤、骨创伤、骨髓炎等疾病方面具有重要的应用前景,受到人们的广泛关注。为进一步了解氨基酸对... 硼硅酸盐生物活性玻璃基(Borosilicate bioactive glass-based,BBG)骨水泥由于其优异的生物活性和生物降解性,在治疗骨质疏松性骨折以及骨肿瘤、骨创伤、骨髓炎等疾病方面具有重要的应用前景,受到人们的广泛关注。为进一步了解氨基酸对其植入生物体内后的矿化影响,本研究在常规的SBF溶液中添加了不同种类及浓度的氨基酸物质,重点研究对植入体表面形貌的影响。同时为在矿化过程中同步形成白磷钙矿(Whitlockite,WH)和羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA),调整了SBF溶液的温度以及酸碱度和Mg^(2+)浓度,研究了不同SBF溶液中BBG骨水泥表面形成的矿化产物。研究结果表明,不同的氨基酸及浓度的变化对矿化产物的影响有较大差异,天冬氨酸和赖氨酸的浓度变化影响矿物的长径比,而甘氨酸对矿物形貌的影响较小。将硼硅酸盐生物活性玻璃压片放置在70℃下的高Mg^(2+)浓度的酸性(pH=3.5)SBF溶液中浸泡一定时间后,能够获得HA/WH的复相矿物。 展开更多
关键词 模拟体液 氨基酸 硼硅酸盐生物活性玻璃基骨水泥 白磷钙矿 羟基磷灰石
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