中國粉體網訊 生物活性玻璃（BG）是硅酸鈣類生物陶瓷，在界面反應過程中釋放的離子（如Ca2+、PO43−和Si4+），可以激活周圍細胞的成骨反應。然而BG容易結晶，降解速度緩慢，不能與新骨形成的速度相匹配。通過引入模板劑合成的介孔生物活性玻璃（MBG）具備高度有序的孔隙結構、大比表面積等特點可用作藥物或生長因子運輸載體。同時MBG具有良好的成骨能力，在與體液接觸后形成HAP層，是一類可用于骨修復的多功能材料。
介孔生物活性玻璃
介孔生物活性玻璃為多組分的SiO2-CaO-P2O5體系，是在傳統溶膠凝膠法制備BG的基礎上，可溶性二氧化硅、磷酸鹽和鈣鹽在有機模板周圍聚集，高溫煅燒去除模板后形成的特殊介孔結構。整個成膠、老化及干燥（除了煅燒去模板）都可在接近室溫條件下完成。通過調整表面活性劑的性質或濃度、活性成分的比例、不同微環境中自組裝以及煅燒溫度等可改變結構形貌和改良理化性質。
MBG通常以納米顆粒的形式獲得，具備優越的生物活性和形態特征，包括大比表面積、有序介孔結構、可調孔徑、易于表面功能化等。通過調控介孔結構和化學成分，可以實現對MBG的性能優化，在骨修復、藥物載體等方面都顯示出了良好的應用潛力。
介孔生物活性玻璃工程策略
MBG可通過各種工程策略改善其結構和功能，在生物醫學領域具有廣泛應用。主要工程策略為：表面功能化、調整納米結構及介孔網絡修飾。
（1）表面功能化：將各種生物活性成分與MBG表面硅羥基相互作用，使MBG成為合成、自組裝和靶向傳遞客體分子的理想平臺。
有機硅烷偶聯劑如3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）結構中的烷氧基經水解后形成硅醇鍵，可與MBG表面基團發生反應，形成強化學鍵。共縮合和后接枝是主要采用的表面功能化方法。其中后接枝是通過將制備好的納米粒子與有機硅烷偶聯劑在甲苯、環己烷等惰性有機溶劑中反應，最終實現硅基介孔材料的表面功能化。在MBG表面修飾聚合物涂層，可應對各種外部和生物刺激，作為新型的藥物傳遞載體。如在MBG表面修飾聚氨酯制備的注射性水凝膠以溫度敏感的方式實現功能離子和藥物的持續共遞送。此外MBG表面可經多肽分子修飾制備成特定的門控系統響應各種刺激或主動靶向到特定部位發揮作用。
（2）調整納米結構：通過優化合成技術，可制備出具有可控結構和形態的先進MBG基生物材料。
金屬離子會破壞磷氧四面體與硅氧四面體形成的硅氧網絡結構，形成非橋接氧鍵（-Si-O-M+）。隨著非橋接氧鍵和網絡斷點的增加，Na+和Ca2+在MBG中的釋放速率和生物礦化速率均有所加快。利用溶膠凝膠法和誘導相分離技術成功合成徑向介孔生物活性玻璃（rMBG），具有徑向孔隙結構、良好的分散性和優越的礦化能力。N,N-二甲基十胺和1,3,5-三甲基苯等擴孔劑的使用可以顯著提高MBG的孔徑，用于負載大分子藥物和蛋白質。
（3）介孔網絡修飾：由于MBG表面存在大量的硅羥基，可將有機成分摻雜到這些生物活性位點，得到兼具優越理化性能、生物誘導活性和機械性能的有機-無機納米雜化材料。
通過將治療性金屬離子預浸入納米顆粒或調整成分摻入金屬氧化物可以改變MBG網絡。拓寬MBG在成骨、成血管、抗菌和抗腫瘤等領域應用。
介孔生物活性玻璃成骨應用
MBG因其優越生物活性和結構優勢在骨缺損修復中得到廣泛應用。當與體液接觸時，離子溶解產物與細胞相互作用發揮功能。如Si(OH)4刺激I型膠原的形成和成骨細胞的分化，Ca2+有利于成骨細胞增殖、分化和細胞外基質（ECM）礦化。MBG用于骨修復的主要應用形式為納米顆粒和復合支架。MBG具有較大的比表面積、可調節的孔隙結構（如孔隙體積、孔徑）和大量的表面Si-OH，可作為藥物（如抗生素、生長因子）和生物活性離子遞送的優良載體，發揮成血管、抗菌、成骨或免疫調節作用。
MBG可整合到其他支架材料中構建復合材料，發揮骨誘導、改善機械性能和調節孔徑等作用。MBG可以緩慢釋放Ca2+、Si4+，作為原位緩釋型交聯劑構建復合水凝膠。
參考來源：
葛敏.功能化介孔生物活性玻璃納米粒子的制備及其在骨缺損修復中的應用
（中國粉體網編輯整理/青黎）
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