生物玻璃的定義與特性 生物玻璃（Bioactive Glass, BAG）是一類能與生物體組織形成化學鍵合、具有生物活性和生物相容性的無機非金屬材料。1969 年由美國科學家 Larry L. Hench 首次發明，典型成分為 45S5 配方（45% SiO?、24.5% Na?O、24.5% CaO、6% P?O?）。 核心特性： 生物活性：能在生理環境中誘導骨組織再生，形成化學鍵合 生物相容性：無毒、無刺激，與人體組織親和 可降解性：在體內可逐漸降解，被新生組織替代 骨傳導性：為骨細胞生長提供支架，促進骨修復 離子釋放：釋放 Ca2?、Si??、PO?3?等活性離子，促進組織再生 

生物玻璃的主要應用行業 

醫療健康領域（最主要應用） 骨科： 骨缺損修復材料（如骨移植替代物） 骨水泥（用于關節置換固定） 脊柱融合器 骨組織工程支架（促進骨再生） 牙科： 牙周病治療（如 PerioGlas? 倍骼生） 牙槽骨修復 種植牙周圍骨增量 齲齒填充材料 根管治療材料 軟組織修復： 皮膚創傷愈合（燒傷、燙傷、糖尿病足） 慢性潰瘍治療 褥瘡修復 術后創面護理（如痔瘡、宮頸術后） 其他醫療應用： 中耳修復（聽小骨替代） 藥物載體（控制釋放藥物） 癌癥治療（局部化療載體） 抗菌材料（如含銀生物玻璃）

生物工程與組織工程 三維細胞培養支架（提供細胞生長微環境） 人工血管構建 軟骨組織修復材料 神經組織修復引導材料 3. 環保與工業領域 水處理（重金屬離子吸附） 空氣凈化（有害氣體吸附） 食品包裝（抗菌、延長保質期） 農業（土壤改良劑、植物生長促進劑） 

那艾儀器噴霧干燥機制備生物玻璃的案例

58S 生物玻璃微球的噴霧干燥制備

材料組成： 58S 生物玻璃（SiO?-CaO-P?O?系統，SiO?約 58%） 前驅體：正硅酸乙酯 (TEOS)、磷酸三乙酯 (TEP)、硝酸鈣四水合物 制備流程： 溶膠制備：將 TEOS、TEP、Ca (NO?)??4H?O 溶于乙醇，加入催化劑（HCl），室溫攪拌 24h 形成均勻溶膠 噴霧干燥： 進風溫度：180-200℃ 進料速率：5-10 mL/min 霧化器類型：壓力式霧化器 收集干燥微球（粒徑 5-50μm） 熱處理：800℃煅燒 5h，去除有機物，形成穩定玻璃相 優化要點： 前驅體濃度優選 1.8M，可獲最佳球形度 粘結劑優選 5.0wt% PVA（聚乙烯醇），可獲最佳生物活性和細胞相容性 微球形貌均一，比表面積達 20-30m2/g，孔隙率可控 應用：骨組織工程支架、藥物緩釋載體 

可控粒徑生物玻璃微球的規模化制備

 創新點：建立完整參數調控體系，實現微球粒徑精準控制（<40μm），單分散性好，降解速率可控（通過 Ce 含量調節，延長作用時間 30-100%） 生物相容性優異（細胞存活率 > 95%） 應用： 感染性骨缺損修復（抗菌 + 骨再生雙功能） 糖尿病足潰瘍治療（抗氧化 + 促愈合） 燒傷創面修復（抗炎 + 抗菌 + 促組織再生）  

含鈰生物玻璃微球的多功能制備

材料設計：在傳統 58S 基礎上引入鈰元素（CeO?），賦予抗氧化、抗炎、抗菌三重功能 制備工藝： 前驅體溶液：將硝酸鈰、TEOS、Ca (NO?)?、TEP 按比例 (70SiO?-(26-x) CaO-4P?O?-xCeO?, x=0,1,5mol%) 溶于乙醇 / 水混合溶劑，添加 PEG（聚乙二醇）作模板劑 噴霧干燥： 溫度：190℃（進）/90℃（出） 流量：10mL/min 霧化方式：二流體霧化（壓縮空氣 + 溶液） 熱處理：600℃保溫 3h，形成穩定 Ce-BG 微球 性能突破： Ce3?/Ce??離子對協同作用，抗氧化活性提升 40% 抗菌性能增強（對金黃色葡萄球菌抑制率 > 95%） 降解速率可控（通過 Ce 含量調節，延長作用時間 30-100%） 生物相容性優異（細胞存活率 > 95%）

噴霧干燥法制備生物玻璃的技術優勢 高效可控：一步實現溶液到微球的轉化，粒徑、形貌精準控制 規模化生產：連續操作，產量可達千克級 / 天，適合工業化 成分靈活：可添加多種功能元素（Cu、Ag、Ce 等），拓展材料功能 能耗較低：相比傳統熔融法節能 50% 以上，且無需高溫 (>1500℃) 條件 綠色環保：可采用水基溶劑，減少有機溶劑使用。

生物玻璃憑借其獨特的生物活性和多功能性，已成為現代生物醫學材料領域的重要支柱，從骨科到牙科，從創面修復到藥物遞送，應用前景廣闊。噴霧干燥法作為一種高效、可控的制備技術，正逐步取代傳統方法，為生物玻璃的規模化生產和功能拓展提供強有力支持。 以上案例展示了噴霧干燥技術在生物玻璃制備中的關鍵應用，未來隨著材料科學和生物醫藥工程的發展，生物玻璃及其制備技術將持續創新，為人類健康事業帶來更多突破。