顶盛健齿膏：生物性玻璃研究进展.doc

生物活性玻璃研究进展 2008-10-17 口腔医学系十五队 杨向明 【摘 要】 生物活性玻璃（Bioglass）是玻璃经微晶化制得的多晶固体，含有CaO及P2 O5 ，是一种新型人工合成的骨替代材料，突出特点是具有成骨迅速，不仅可以和骨组织结合，还可以和软组织结合。在物理性能方面，它们与骨组织的弹性模量较接近而可避免界面形成过大应力。其颜色也有利于修复体恢复自然牙齿色泽。生物活性玻璃的主要缺点在于脆性大、其机械强度还不足，生物降解问题尚需长期研究。如何发挥其优势，避免其不足，需要进一步的研究和探讨。本文对生物活性玻璃的作用机制、优点、不足及其在口腔种植领域中的应用进行了综述。 【关键词】 生物活性玻璃 前言 生物活性玻璃（bioactive glass，BAG）是一种硬、固态透明的生物活性材料。它由SiO2、Na2O、CaO、和P205 等基本成分组成。生物活性玻璃的主要结构是硅酸盐，植入体内后其表面可形成一种高反应性的富硅凝胶层。它具有良好的生物相容性和力学性能，其特点是具有迅速的成骨作用，多数生物活性玻璃是A类生物活性材料，既有骨生成性（osteoproductive），又有骨引导（osteoconductive）[1]，与骨和软组织都有良好的结合性。因此，BAG被认为是可应用在修复领域的良好生物材料。近几年在该领域的研究发展迅速，本文就其研究现状及进展作一综述。 1 BAG的作用机制 BAG可用传统的高温熔化，铸造和烧结法制得。BAG与骨的结合的基础反应是生物活性玻璃与组织液的反应或侵蚀。当将BAG浸入生理液体中时，能形成一层反应层，它是由富含钙磷的表面层和富含硅的表面下层组成的[2、3]。其过程为BAG在浸入生理液体中后，立即释放出硅离子，在其表面形成富含硅的凝胶层，此后不久，BAG释放出钙离子和磷酸根离子的同时，也从体液中吸收钙离子和磷酸根离子，又在富含硅的凝胶层之外形成富含磷酸钙的一层[4,5]。最后，磷酸钙再结晶成羟基碳酸化磷灰石（hydroxylcarbonate apatite，HCA），其在化学计量上与骨等同[4]。成骨细胞增生扩散，胶原质形成并嵌入到硅凝胶层和正在生长的HCA层 中[4]，胶原质一玻璃界面强有力的结合便形成了。 2 BAG的特点 2.1 BAG的优点 2.1.1 高度生物相容性（biocompatible）、良好的止血效果及抗菌潜力，低毒性BAG表现出高度的生物相容性，在动物试验中没有观察到有害的细胞反应，仅有很小的区域发现一些多核细胞[4]。Bendall等[6]发现在1.0~10mg/ml的浓度范围内，BAG对于人类滑膜细胞有较低的细胞毒性，对人体基本无害。Oonish等[10]通过动物实验发现，在出血部位生物活性玻璃材料易于放置，不易流失，有良好的止血效果，新骨生成迅速，且为正常的骨组织。Allan等[11]在体外模型中发现45S5Bioglass 微粒有潜在的控制细菌在其表面移植生长的能力。 2.1.2骨形成迅速。除了通常所讲的骨引导作用以外，在颗粒内部及其周围也可见骨生成，甚至有学者认为BAG有骨诱导作用。近来的研究表明BAG具有骨引导和促进骨增长的特性，它能促进成骨细胞（osteogenic—cells）及其基质产物的移植，复制和分化[3，5]。Furusawa等[7]的研究表明，BAG颗粒在移植到人体7个月后，其周围有明显的新骨形成。Piattelli等[8]在兔胫骨的骨缺损中填入BAG微粒，在对照位置上，仅只有缺损周围的区域发现新骨；而在试验位置，甚至在缺损的中央，所有的BAG微粒周围都可观察到有新形成的骨。在颗粒表面成骨细胞活跃地分泌类骨质基质，表明BAG具有高度的骨传导性。 2.1.3 与骨和软组织有良好的结合性BAG能与骨发生直接的化学结合，Lovelace等[9]将45S5Bioglass和脱矿冻干骨治疗l5例重度成人牙周炎患者的牙周骨丧失，比较疗效，发现两组均有显著的牙周软硬组织改善，在统计学上无差别，说明其与人体自体骨有相似的生物学性能。 2.1.4颗粒大小均匀。 其颗粒直径约为300～355μm，颗粒的大小对BAG的生物活性非常重要，小于200 μm时，移植材料可引起炎症反应，吸收较快；大于400μm时，移植材料不能吸收，从而阻止新骨的形成。由于颗粒之间空隙和材料表面的大量微孔存在，为组织的长入和紧密结合提供了良好条件，利于血管长入，促进骨组织生长和周围软组织的结合。BG具有诱导骨形成的特性，对骨母细胞分化为成骨细胞具有促进作用。Schepers等[12] 研究发现BG具有亲骨性，植入体内3~4个月可见新骨形成，且骨密度和硬度与正常骨组织相似，约为200-390N/mm2，有的甚至更高。当BG植入移植区后，通过表面的离子交换过程，玻璃颗粒逐渐转化为