文 献 综 述

骨缺损是临床骨科最常见的病症之一。由于感染、外伤、肿瘤和先天性疾病等造成大部分骨缺损不能自愈，需要进行骨移植。骨移植依其材料来源可分为自体骨、同种异体骨、异种骨和人工骨。自体骨因兼有骨诱导活性和骨传导作用，且携有成骨作用之骨髓细胞，成骨效果最好，故目前仍奉为”金标准”。但自体骨来源有限，且自体骨移植常需附加手术切口，可能引起诸如疼痛、出血、感染、局部麻木和破坏组织结构的完整性等缺点。这些缺点的部分解决方法是使用同种异体移植，即，从另一个病人或尸体中移植骨组织。然而，移植可能导致疾病的传播，且需要进行免疫抑制药物管理。因此，骨缺损的替代物的开发研究具有重要的意义。

1.生物玻璃

在1969年，Hench等人^[1]发现某些玻璃成分具有良好的生物相容性和骨结合能力。通过界面和细胞反应，生物活性玻璃形成碳酸磷酸钙表面层，能与宿主骨化学键合。这种骨结合行为被称为生物活性，这与当植入或接触生物体液时玻璃表面碳酸羟基磷灰石(HCA)的形成有关^[2-3]。

生物玻璃是一类性能优良的生物材料，具有良好的骨相容性、骨传导性、骨诱导性和降解率^{[4- 9]}，且不会引起局部或全身毒性、炎症以及异物反应。通过体液的循环，在生物玻璃、软组织和骨之间存在着密切的离子交换，使材料界面与人体骨组织之间形成化学键合。这种离子交换导致了矿化作用，最终形成羟基碳酸盐磷灰石(HA)层，伴随着 HA 层的形成，胶原的沉积和细胞的分化等组织学行为亦同时发生，促进化学性的结合和骨缺损的进一步愈合。此外，与羟基磷灰石(HA)等单组分材料相比，生物玻璃可以通过改变各组分的含量以调节其生物活性、降解性以及机械性能，满足不同的临床要求，生物玻璃已经被广泛的应用于整形外科、牙科等领域，如45S5生物玻璃成功地应用于牙周病的临床治疗和骨填充材料^[10]。它还可作为有前景的支架材料，可为聚合物结构的填料或涂层，可作为多孔材料本身，其中包括熔融和溶胶-凝胶玻璃^[11]。

1.1 组成及性能

在组成方面，生物活性玻璃基本上分为三类，取决于在组合物中的主要氧化物及所产生的网络：1）SiO₂基（硅酸盐），2）B₂O₃基（硼酸盐），3）P₂O₅基（磷磷酸）玻璃。硅酸盐玻璃包括了70年代初Hench等人最初合成的第一生物活性玻璃。目前，尽管硼酸盐玻璃有着非常有趣的生物活性，甚至优于那些硅酸盐玻璃，但不太为人所知^[12]。至于第三类，应该强调的是磷酸盐玻璃具有生物活性且可生物吸收，然而，大多数研究主要集中于磷酸盐玻璃的再吸收能力。

除了SiO₂、B₂O₃和P₂O₅，可向玻璃组合物中掺入不同数量的其他氧化物以赋予玻璃特殊性能，例如，CaO、K₂O、 Na₂O和MgO可用来调整生物活性的速率；ZnO、CuO、AgO和TiO₂能释放适当的离子浓度，使得材料具有抗菌能力；Al₂O₃有利于增强玻璃的机械性能。此外，玻璃成分中的一些离子为骨组织再生提供了有用的属性。例如，锌和镁能刺激成骨细胞增殖，分化和骨矿化能力。在过去两年中的研究工作表明掺有锶的生物活性玻璃具有很大的发展潜力，因为从生物活性玻璃释放出的Sr² 离子可减少骨吸收，刺激成骨并加速骨愈合过程^[13]。

1.2 合成方法

从合成方面，溶胶凝胶法是以金属有机或无机化合物为前驱物，通过水解、缩合反应形成溶胶，然后固化为凝胶，经过热处理最后制得生物活性玻璃。与传统熔融玻璃相比，溶胶凝胶法制备的玻璃其比表面积是传统熔融法所制备生物玻璃的上万倍，加速了生物玻璃的降解；并且其更大的比表面能为无定形磷灰石的形成提供更多的成核空间，因而其表面形成HA层的速度也更快，具有更高的生物活性。此外，溶胶凝胶方法大大拓宽了生物玻璃的组成范围，可使SiO₂ #8211;CaO#8211;P₂O₅系玻璃中SiO₂的含量提高到90%时仍然具有较高的生物活性^[14]。