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1、成都学院学士学位论文（设计） 本 科 毕 业 论 文题 目 生物玻璃/尿囊素复合材料降解性研究 学 院 工业制造学院 专 业 材料成型及其控制工程 学生姓名 学 号 年 级 指导教师 职 称 2013年 6 月 1 日I生物玻璃/尿囊素复合材料降解性研究专 业： 学 号： 学 生： 指导教师： 摘要：生物玻璃是一种可以修复人体软组织，替换人体关节的医用生物材料。能够作为医用生物材料既要满足生物力学相容性和良好的力学性能要求，还必须具有生物活性在植入生物体后，能与组织相融合，并在一段时间内降解为机体构造或者机体组织。尿囊素作为美容护肤产品具有很好的抗菌性和修复损伤皮肤的功能。两者的复合材料能兼具
2、生物活性和修复皮肤组织的双重功能。由于降解性在很大程度上反映了材料的生物活性，本次课题通过模拟体液浸泡实验来考察两种材料复合后降解性的变化。实验数据表明生物玻璃尿囊素样品降解性比生物玻璃样品降解性更好，生物活性更强。生物玻璃尿囊素复合材料有望作为敷料进行皮肤损伤的修复。关键词：生物玻璃;尿囊素; 生物活性；降解性；修复皮肤Research on Degradability of Bioglass-Allantoin Composite MaterialSpecialty：Material Forming and Control Engineering Student Number：Studen
3、t： Supervisor: Abstract ：Bioglass can repair the human body tissue, its a kind of substitute medical biomaterial for joint. As a medical biomaterial, it should not only meet the requirements of the biomechanical compatibilities and good mechanical properties, but also have a biological activity that
4、 once its implanted into organisms, it can integrate with organization, and degrade into body structure or tissue in a period of time. As a beauty and skincare product, allantoin performs well in antimicrobial and repairing skin damage. The composite material of them has a double function of biologi
5、cal activity and repairing skin tissue. Since degradability largely reflects the biological activity, the changes of degradability of these two materials after compounded are studied by simulating body fluid immersion experiment in the subject. Experiment data shows that bioglass-allantoin sample ha
6、s better degradability and stronger biological activity than bioglass sample. Bioglass-allantoin composite material can be used as a dressing to repair skin damage.Key words: bioglass, allantoin, biological activity, degradability, skin repairing I目 录1 绪论11.1生物玻璃简介11.1.1 生物玻璃的组成和结构11.1.2 各种类型的生物玻璃21
7、.1.3 生物玻璃的活性31.1.4 生物玻璃的制备61.1.5 生物玻璃的前景展望81.2尿囊素简介101.2.1 尿囊素的组成、性质和用途101.2.2 尿囊素的合成方法111.2.3 尿囊素的研究进展131.3 生物玻璃/尿囊素复合材料141.3.1 医用生物材料的特殊要求141.3.2 复合材料的降解性和研究意义152 实验162.1 生物玻璃和尿囊素材料的选取162.2 溶解尿囊素162.3 加入生物玻璃制备复合材料162.4 胶黏原理和胶黏剂的选择162.4.1 粘结原理162.4.2 粘结剂的选择182.5干燥、压片182.6配置模拟人体体液SBF溶液182.7 浸泡实验192.
8、8实验注意事项193 结果与分析213.1热搅拌实验结果213.2浸泡实验结果213.3 实验结果分析224 实验结论23参考文献24致 谢25I成都学院学士学位论文（设计）1 绪论1.1生物玻璃简介1.1.1 生物玻璃的组成和结构生物玻璃是由SiO2、Na2O、CaO、P2O5等氧化物组成的玻璃系列，生物活性玻璃一般为Ca0Si02一P205系统，部分含有Mg0、K20、Na20、A1203、B203、Ti02等，成分含量如下表：表 1-1 生物活性玻璃的组成1成分MgOCaOSiO2P2O5B2O3Al2O3Na2O其它比例0-5%10%-30%40%-60%2%-8%0-10%10%-3
9、5%10%-35%0-5%表 1-2 不同生物玻璃的化学组成2组成45S5生物玻璃陶瓷稳定玻璃镁铝钙钙磷钙磷硅钙铝磷钙铝磷硅其它SiO243-4540-5030-3543-52-34-2-3.3819-52P2O56-5710-157.5-12-6316.367.8665.684-24CaO23-245-103.5-7.5-1-K2O24-1730-3525-30-3544.920.2219.923-10MgO-3-50.5-2-0.2-5-15Al2O3-2.5-51-2.511-140.954.6-12-32TiO-5-1525-31-11.9211.02-Ta2O5-0-58-12-Ca
10、F2-5-15-0.5-F-0-20.05-0.5-7 璃网络中非桥氧所连接的碱金属和碱土金属离子在水相介质存在时，易溶解释放一价或二价金属离子，使生物玻璃表面具有溶解性，即为玻璃具有生物活性的基本原因。所以非桥氧所占比例越大，玻璃的生物活性越高，其结构特点如下： (1)基本结构单元磷氧四面体中有3个氧原子与相邻四面体共用，另一氧原子以双键与磷原子相连，该不饱和键处于亚稳态，易吸收环境水转化为稳态结构，表面浸润性好。(2)随碱金属和碱土金属氧化物含量增加，玻璃网络结构逐渐由三维变为二维、链状甚至岛状，玻璃的溶解性增强，生物活性也增强。向磷酸盐玻璃中引入A13+、B3+、Ga3+等三价元素，可打
11、开双键，形成不含非桥氧的连续结构群，使电价平衡、结构稳定、生物活性降低。 普遍含有磷、钙的氧化物，部分含有SiO2、MgO、K2O、Na20、A1203、B2O3 、TiO等，形成络阴离子SiO4、PO4和其聚合成群；其聚合程度、络合物阳离子含量、种类及其比例等决定磷酸盐或磷硅酸盐陶瓷的结构及其稳定性。当含有碱金属及碱土金屑氧化物是以离子形成存在于络阴离子群间隙中，在有水、酸等介质存在时，易被溶出，释放一价或二价金属离子，使陶瓷表现有限溶解性，此为生物活性的基本标志之一其结构特点如下：(1)其中玻璃相形成范围大可引入大量群外阳离子，随着引入量增加，其结构由暮维逐渐变为二维链状甚至岛状的不被平移
12、复原的络阴离子群。群外体决定于可溶性3；(2)基本结构单元PO4中有三个氧原子与相邻四面体共用，另一氧原子以双键与磷原子相连，该不饱和键处于亚稳态，易吸附环境水，转化成稳态结构，表面浸润性好3。1.1.2 各种类型的生物玻璃生物玻璃根据结构可将生物活性玻璃分为玻璃态和结晶态两大类：前类以Hench教授在1972年开发的Bioglass45S5和s45PZ为代表，玻璃成分的系统为Na2O-CaO-SiO2-P2O5。此类玻璃生物活性高，可与组织形成化学键合，但抗折强度低，只有7080MPa，不能用于关节及负重骨等负重部位，但可以埋在拔牙后的牙槽骨内，防止牙槽骨萎缩，以及用于中耳锤骨等。结晶态生物
13、活性玻璃以1983年小久保正教授开发的Aw微晶玻璃为代表，商品名为Cerabone西。它的基本成分为MgO-CaO-P205一Si02，玻璃经过热处理后析出羟基磷灰石和硅灰石晶相。A_W微晶玻璃具有比人骨还高的机械强度，与骨类似的断裂韧性和好的生物活性，能与骨组织很好地结合，但材料几乎不降解。可作为椎体及肋骨等置换材料，在日本已有五千例以上的临床应用，是目前临床应用最为成功的生物微晶玻璃。在德国，Vogel教授也同时开发了商品名为“Ceravital”的Na20-K20-MgO-CaO-P2O5一Si02为基本成分的微晶玻璃，但此类玻璃的力学强度和生物活性略低于A_W微晶玻璃。在熔融法制备的生物玻璃体系中，当Si02(mol)60时，生物玻璃的活性几近为无。而溶胶一凝胶法在生物玻璃制备上的应用则突破这一限制。实验发现，即使Si02含量高达80(mol)，生物玻璃77S仍具有生物活性。多孔生物材料有利于细胞的黏附、增殖和类骨细胞间质的形成。当其孔径大于1501am并相互连通时，组织能长入其中。因此相对于密实材料，多孔材料植入体与组织具有更大的接触面积，能够承受更复杂的应
