不同含量B2O3对生物活性玻璃支架力学性能与生物活性的影响

王建春; 杨树青; 苏欣; 王宏远

doi:10.12307/2024.264

摘要：背景:生物活性玻璃骨修复材料具有骨结合能力、骨诱导能力及骨传导特性,但目前生物活性玻璃的性能尚不符合临床应用要求,添加硼元素有望改善生物活性玻璃的性能. 目的:研究不同含量B2O3替代SiO2对生物活性玻璃力学性能及生物活性的影响. 方法:以含磷氮氧生物活性玻璃(成分为:SiO2-CaO-ZnO-Na2O-Si3N4-P2O5)为基础,以B2O3部分替代其中的SiO2,采用高温熔融法烧制含B2O3质量分数分别为0%(A组),5%(B组),10%(C组),15%(D组)的基础玻璃(基础玻璃中SiO2与B2O3的质量分数总和为41%),采用有机泡沫浸渍法制作多孔生物活性玻璃支架,利用万能力学试验机单轴压缩和三点弯曲法测试力学性能;将4组支架浸泡于模拟体液中,检测支架的降解性能,利用扫描电镜观察浸泡前后支架的形貌变化,以及X射线衍射分析浸泡前后的支架物相组成. 结果与结论:①随着B2O3质量分数的增加,多孔生物活性玻璃支架的抗压强度与抗弯强度升高,4组支架的抗压强度与抗弯强度比较差异有显著性意义(P≤0.05);②浸泡于模拟体液中后,随着时间的延长,多孔生物活性玻璃支架逐渐降解;相同浸泡时间点下,随着B2O3质量分数的增加,支架的降解速率加快,4组支架的抗压强度与抗弯强度比较差异有显著性意义(P≤0.05);③浸泡于模拟体液后的扫描电镜显示,A、B组浸泡1 d后表面沉积大量的颗粒状物质,3 d后表面的颗粒状物质相互融合形成薄膜样沉积,7 d后表面的薄膜即相互融合成片,基本覆盖整个试件表面;C组浸泡1 d后表面形成薄膜样物质沉积,3 d后表面的薄膜即相互融合成片,基本覆盖整个试件表面;D组浸泡1 d后可见基本覆盖整个试件表面的片状物质;④浸泡于模拟体液中1 d后的X射线衍射分析显示,4组支架表面的沉积物为结晶态的羟基磷灰石;⑤B2O3替代部分SiO2会增强多孔生物活性玻璃支架的力学性能、降解性能及体外矿化活性.