早期的生物活性玻璃制法是將氧化物的混合物放入鈦坩堝內高溫(＞1300℃)熔化，隨后置于石墨鑄模中冷卻成桿狀或塊狀，或在水中冷卻成玻璃料［3］。生物活性玻璃45S5和另外一些商業性生物活性玻璃即通過此方法制成。這一方法的優點是生物活性玻璃制成的種植體形狀可調節，缺點是高溫會影響材料活性。1991年，Li等［4］采用溶膠－凝膠法制成穩定的生物活性凝膠玻璃。研究者將含有組分前體的溶液在室溫下進行聚合反應，形成凝膠。后者為一種濕的共價結合二氧化硅無機網格，干燥加熱至600℃成為玻璃。這種生物活性玻璃又分為三組分系統(58S、77S)［4］或者雙組分系統(70S30C)［5］。與傳統的熔融法相比，溶膠－凝膠法熱處理溫度低，材料的組成成分可以按需控制，獲得的生物活性玻璃更均勻，純度更高，比表面積高，表面活性增加［6］。而且，結構更加多樣，可制成顆粒、纖維、泡沫、多孔支架、涂層和大塊網狀結構等。但也存在一定的缺點，如難以獲得直徑超過1cm的無裂縫生物活性玻璃。大塊的生物活性玻璃在干燥過程中容易出現裂縫，原因有兩個:①干燥過程中出現的較大收縮;②縮聚反應液體副產物的蒸發。通過增加孔隙直徑，獲取直徑較均一的孔隙以減少彎曲可減少裂縫的產生［3］。制成粉末、涂層等時蒸發途徑短，干燥應力小，材料能適應細微的改變。

根據組分不同，可分為硅酸鹽基、磷酸鹽基和硼酸鹽基生物活性玻璃(表1)［1］。近年來，硼酸鹽生物活性玻璃在針對慢性傷口(如糖尿病引發的潰瘍)的治療方面受到廣泛關注，主要是由于其溶解速率快，遠遠超過硅酸鹽生物活性玻璃，從而取得優于其他傳統方法的療效［7］。磷酸鹽生物活性玻璃的優點同樣與其快速溶解有關，而并非與生物活性直接相關［8］。

生物活性玻璃的生物學性能

1生物活性

生物活性材料被定義為:“能在表面誘導特定生理反應，從而使組織與之結合的一種材料［9］。”它介于可吸收性材料和生物惰性材料之間，能夠創造適宜骨生長的環境，在生物體與材料接觸面形成類似天然結合的礦化層。隨后，生物活性材料的概念被擴大應用到一系列與組織有不同結合速率以及不同結合界面厚度的材料中［1］。生物活性玻璃植入活體后，經過12個反應階段與組織間形成結合(表2)［11］。在最初的5個反應階段，可溶性離子成分快速釋放，在生物玻璃表面形成硅酸鹽和多晶碳酸羥基磷灰石(hydroxycarbonateapatite，HCA)雙層。在后期的反應階段，反應層增強了生長因子的吸收和解吸作用，影響了巨噬細胞作用時間、成骨細胞吸附以及成骨細胞的同期增殖和分化。此后，基質很快礦化，6～12d后，體內和體外試驗都能在膠原－HCA基質中觀察到成熟的骨細胞［2］。

2生物相容性

Wilson等［12］研究生物活性玻璃粉末對于鼠及兔軟組織的毒性反應，證實其無毒性反應。而Ben-dall等［13］發現在1．0～10mg/mL的濃度范圍內，生物活性玻璃對于人類滑膜細胞僅有低毒性。此外，Kuo等［14］和Bakry等［15］學者分別研究了用于治療牙本質過敏癥的生物活性玻璃DP-bioglass與30%磷酸混合物、45S5生物活性玻璃與50%磷酸混合物對于人類牙髓細胞的細胞毒性，結果表明它們對細胞活性沒有影響。這些研究都表明生物活性玻璃是一種高度生物相容性的材料，可以安全地用于口腔臨床。

生物活性玻璃在口腔臨床的應用

1牙周疾病的治療

牙周骨缺損的治療。治療牙周骨缺損常需要進行骨移植。雖然自體骨是目前骨缺損重建的最佳選擇，但其存在取骨時疼痛、骨量有限等缺點;而同種異體骨則有傳播疾病的危險，且凍干、深凍等處理會減少骨再生所需的活性蛋白數量。近年來，生物活性玻璃已經被廣泛用于再生性牙周治療以及修復由牙周疾病引起的骨缺損。這歸因于某些生物活性玻璃的骨傳導和成骨特性、骨結合以及促進新牙骨質形成的潛能。其中的一些產品包括倍骼生(NovaBone，美國)和NovaMin(NovaMin，美國)。Wilson等［16］將生物活性玻璃類材料用于治療牙周疾病引起的骨缺損時發現，這類材料具有止血、促進牙槽骨和牙周韌帶再生的能力，同時能抑制牙周上皮退縮。Lovelace等［17］通過比較生物活性玻璃與異體骨治療牙周骨缺損后的軟硬組織恢復情況，發現在短期(6個月)內兩者對于中度到重度牙周骨缺損均有效，作者認為更大樣本量的統計結果可能揭示兩者的差別。對于生物活性玻璃治療牙周根分叉疾病的研究也有報道。Yukna等［18］比較了生物活性玻璃骨替代移植材料PerioGlas與膨化聚四氟乙烯(expandedpolytetrafluoroethylene，ePTFE)屏障膜治療下頜中到重度牙周炎伴根分叉病變的效果，結果表明兩者臨床效果無明顯差異，但PerioGlas同時具有易操作及無需額外去除材料的優點。

牙周炎癥的控制。目前已有很多關于生物活性玻璃內添加銀制成粉末或者支架的研究［19－22］。研究證實，這些溶膠－凝膠來源的生物活性玻璃能夠釋放銀離子，銀離子對于大腸桿菌和革蘭陽性及陰性細菌都有抑菌和殺菌效果，同時不損傷正常的人類細胞。另外，學者們研究了生物活性玻璃對于口腔細菌的抗菌效果，發現其對于一些口腔細菌具有抗菌效果，原因可能為生物活性玻璃表面反應為堿性，pH高，能影響口腔細菌的滲透壓，同時殘留在細菌表面的生物活性玻璃能抑制細菌的生長繁殖［23－25］。

2頜面外科骨缺損的治療

拔牙后牙槽嵴的吸收對義齒修復和種植體植入有極大的影響。因此，如何保持牙槽嵴高度一直是口腔醫生想要攻克的難題。有研究將45S5生物活性玻璃植入新鮮拔牙創以維持牙槽嵴形態，發現其能減緩牙槽嵴的吸收，提高義齒的適應性和功能［26－27］。Wilson等［28］觀察了生物活性玻璃植入無牙頜牙槽嵴后的組織反應，植入物的4年平均保留率達到90%以上，盡管一些生物活性玻璃的周圍存在X線透射影，但仍與牙槽嵴結合緊密。較大的頜骨損傷通常需要植骨，植骨來源包括自體骨、異體凍干骨、羥基磷灰石或者磷酸三鈣，以及生物活性玻璃類材料。最初的45S5生物活性玻璃已經被用于超過100萬名患者的下頜骨缺損修復和整形手術［29］。有學者采用動物實驗研究比較了生物活性玻璃類材料與羥基磷灰石類材料對于下頜骨缺損的修復情況。3個月后的組織學檢查結果表明:骨缺損腔沒有植入任何材料時無骨組織形成;植入生物活性玻璃后骨缺損被新骨完全充填，生物活性玻璃顆粒幾乎完全被吸收并被骨組織替代;而植入羥基磷灰石的骨缺損內沒有新骨形成，缺損腔內的羥基磷灰石顆粒被結締組織所包繞［30－31］。

3牙本質過敏癥的治療

Curtis等［32］將生物玻璃與人類唾液混合物涂抹于暴露的牙本質小管，可觀察到小管表面緊密粘附的磷灰石層以及管內的磷灰石晶體，證實其能減輕牙本質過敏癥狀。另有實驗將含有生物活性玻璃的牙膏與另外兩種商業性脫敏牙膏比較，結果證實含有生物活性玻璃的牙膏在經過刷牙及人工唾液浸泡后表現出極佳的堵塞小管的效果［33］。此外，還有研究將生物活性玻璃與激光治療相結合的報道，并提出了臨床應用的可能性［34－35］。

4其他

生物活性玻璃作為一種復合材料基質的無機填料被應用于齒科修復治療中。Yli-Urpo等［36］檢測了玻璃離子水門汀添加生物活性玻璃粉末前后材料的抗壓強度、彈性模量以及維氏硬度值。結果表明，添加生物活性玻璃會一定程度地降低玻璃離子水門汀材料的機械性能。臨床應用時需考慮最大程度發揮材料的生物活性優勢，如用于根面充填或作為襯墊材料，而避免將其用于對機械性能要求較高的區域。學者們對生物活性玻璃用作蓋髓劑也做了相應研究。Oguntebi等［37］研究了生物活性玻璃、自體脫礦牙本質基質以及氫氧化鈣三種材料治療機械性露髓的效果，結果表明三種材料都能形成修復性牙本質，但修復性牙本質的結構隨著所使用的蓋髓材料和露髓處下方的牙髓情況不同而變化。另有學者研究將改良配方的生物活性玻璃用作蓋髓劑，實驗結果表明在唾液污染60s后使用生物活性玻璃與無菌生理鹽水的糊劑作為蓋髓劑能形成牙本質橋，而沒有出現無菌性牙髓壞死的跡象［38］。生物活性玻璃復合物是將玻璃顆粒作為填料加入可生物降解的聚合物基質中獲得。使用最為廣泛的聚合物為聚乳酸(polylactide，PLA)、聚乙醇酸交乙酯(polyglycolide，，PGA)及其共聚物(polylactic-co-glycolicacid，PLGA)，后者已在臨床作為一種可降解材料使用多年［39－40］。將納米生物活性玻璃與膠原蛋白混合后制成納米復合物基質后，其誘導成牙本質細胞分化和生長的能力高于單獨使用膠原蛋白基質［41］。

綜上所述，生物活性玻璃擁有極佳的生物學活性和生物相容性，在口腔醫學的各個領域有著廣泛的應用，包括牙周疾病和牙本質過敏癥的治療、作為頜骨缺損的移植材料和蓋髓材料等。隨著生物活性玻璃的基礎研究和臨床應用越來越深入和廣泛，其在口腔醫學中的其他應用也將日益受到重視。（本文作者：史舒雅、陳亞明 單位：南京醫科大學口腔醫學研究所）