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本研究对比分析了Mg掺杂与未掺杂、商业石英与稻壳灰衍生石英制备的生物活性玻璃的体外生物活性、降解性和力学性能。结果表明，稻壳灰基玻璃（B2-R和B2-C）在1.5 wt.% MgO掺杂下展现出最佳生物活性，7天后SBF浸泡形成致密羟基碳酸盐磷灰石层，降解率与离子释放量随Mg掺杂浓度增加先升后降，且硬度显著降低（28天分别降至84和98 HV）。该发现证实硅源和Mg含量对生物活性玻璃性能的关键影响，稻壳灰基材料在骨再生应用中更具优势。
Tülay Merve SOYLU|Burcu KARAKUZU-?K?ZLER|Ali Can ?ZARSLAN|Dilan ALTAN|Cem ?ZEL|Sevil YUCEL
伊斯坦布尔贝克肯特大学生物医学设备技术专业
摘要
本研究探讨了采用商业硅粉和稻壳灰衍生生物硅制备的掺镁与未掺镁生物活性玻璃的生物活性、生物降解性和机械性能。通过将样品浸入模拟体液（SBF）中评估其体外生物活性。扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了碳酸氢盐磷灰石（HCA）层的形成，这是生物活性的标志。SEM图像显示所有样品均形成了磷灰石层，其中B2-R和B2-C组（含1.5 wt.% MgO）在7天SBF浸泡后表面矿化最为明显，磷灰石层也最为发达。FTIR光谱进一步验证了这些结果，显示出磷酸盐和碳酸盐基团的特征谱线。生物降解性通过SBF和Tris缓冲液中的重量损失测量进行评估，离子释放行为则通过电感耦合等离子体光学发射光谱（ICP-OES）进行定量分析。结果表明，适量掺镁可提高RSC玻璃的生物降解性和离子释放能力，而过量掺镁则会降低这些性能；相反，掺镁对CSC玻璃的影响较小。Tris缓冲液的pH值测量和维氏硬度测试进一步证实了镁对离子交换和结构致密性的影响。维氏硬度测量显示，1.5 wt.% MgO掺杂的玻璃在28天SBF浸泡后硬度显著下降，B2-R组从437 HV降至84 HV，B2-C组从464 HV降至98 HV。值得注意的是，1.5 wt.% MgO掺杂的玻璃（B2-R和B2-C）表现出最佳的生物活性，表现为明显的HCA形成、离子交换和硬度降低。总体而言，研究结果表明硅源和镁含量对生物活性玻璃的物理化学性能具有关键影响，基于RSC的配方在骨再生应用中具有更优的生物活性和机械适应性。
部分内容摘录
引言
由于创伤、病理变化、人口老龄化以及骨骼吸收等问题[1]，对具有优异性能的生物材料的需求日益增加，以满足骨组织再生的需求[2]。生物活性玻璃是一类极具前景的骨组织工程材料，因为它们具有良好的生物相容性，并且在生理环境中能够与骨组织结合而不会形成纤维组织[3][4][5]。生物活性玻璃的发现...
材料
稻壳灰样本来自土耳其Yeti?食品厂。实验中使用的所有试剂均为分析级。氯化镁（MgCl?·6H?O）、硫酸镁（MgSO?·7H?O）、碳酸钙（CaCO?）、氯化钙（CaCl?·2H?O）、盐酸（HCl）、氯化钾（KCl）、氯化钠（NaCl）、碳酸氢钠（NaHCO?）、磷酸二氢钠（Na?HPO?·2H?O）、氢氧化钠（NaOH）、硫酸钠（Na?SO?）、三（羟甲基）氨基甲烷（(CH?...
SEM分析
生理体液被认为是评估生物活性玻璃体外生物活性的最佳介质，生物材料领域普遍认可其为此类评估的标准[44]。本研究中使用与体液离子成分相似的SBF来评估生物活性玻璃的体外生物活性。磷灰石层的形成是生物活性的指标[22][45]。样品分别浸泡在SBF中7天、14天、21天和28天。
结论
本研究比较评估了采用商业硅粉和稻壳灰（RHA）衍生硅制备的掺镁与未掺镁生物活性玻璃的体外生物活性、降解性和机械性能。结果表明，硅源对材料的结构和生物学性能起着决定性作用。富含天然微量元素的RHA衍生玻璃在溶解性和成骨反应方面表现出显著优势，优于商业硅粉制备的玻璃。
作者贡献声明
Sevil YUCEL：撰写、审稿与编辑、监督、资金申请。Merve Soylu：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证、实验设计、数据分析、概念构思。Cem ?ZEL：撰写、审稿与编辑、验证、方法学设计、数据分析。Dilan ALTAN：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、数据分析、概念构思。Ali Can ?ZARSLAN：撰写、审稿与编辑、验证、方法学设计。
数据获取
支持本研究结果的原始数据可向通讯作者索取。
资助
本研究得到了土耳其科学技术研究委员会（TüB?TAK）的支持，项目编号为213M647，属于TüB?TAK-3001计划范畴。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢土耳其科学技术研究委员会（TüB?TAK）在项目编号213M647下的资助支持。
