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无钠低碱缓释生物活性玻璃——BGM系列

无钠低碱缓释生物活性玻璃——BGM系列
江苏秋正新材  2026-02-27  |  阅读:137

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硼酸盐生物活性玻璃

一、BGM-2 vs BGM-3
BGM-2 vs BGM-3


01

江苏秋正最新款无钠缓释硼酸盐生物活性玻璃——BGM系列生物活性玻璃,以下是关于两种型号的区别:

维度

BGM-2(基础促愈合型)

BGM-3(增强型改性)

定位

基础配方:主要保障“促成骨/促愈合+抗菌”,尽可能温和(低碱)

增强配方:在BGM2基础上进一步调优降解、离子释放和可能的加工/烧结性能

玻璃体系

B₂O₃–ZnO–CaO为基的无钠/极低钠硼酸盐生物玻璃

同一B₂O₃–ZnO–CaO系统基础上引入K₂O(部分K₂O取代ZnO或CaO),从而形成B₂O₃–ZnO–CaO–K₂O体系

碱金属/碱度控制

完全去Na,只含Zn²⁺/Ca²⁺(二价离子),更不容易在体液中快速产生OH⁻,pH更平稳

引入少量K⁺代替部分Zn²⁺/Ca²⁺,仍属于“低碱缓释”思路;碱金属总量仍明显低于传统含Na玻璃,pH突释有限

主要功能

•无钠配方降低碱性突释,减少对细胞抑制
•锌提供抗菌、促成骨和促血管生成

•保留锌的抗菌/促成骨/促血管功能
•通过K₂O适度调整网络结构和离子释放(降解、pH、矿化速率、烧结性能等)

适用场景

•普通骨填充/骨缺损修复
•皮肤/软组织伤口敷料(需要“温和+抗菌+促愈合”)

•对离子释放曲线要求更严苛的应用(如缓释药物载体、可注射骨水泥、3D打印支架)
•需要兼顾一定烧结强度的应用(多孔支架、涂层等)


二、基础性能与差异
基础性能与差异


02

1.BGM-2:基础促愈合型(强调“温和+抗菌+促愈合”)

无钠的意义:

传统硅酸盐生物玻璃(如45S5)含较多NaO,在降解时会释放大量Na⁺,使环境pH上升明显,早期可能抑制细胞增殖。

硼酸盐本身降解就比硅酸盐快很多(大约快10倍),如果再有大量Na⁺,pH突释更厉害。

BGM-2直接“去Na”,只保留Zn²⁺、Ca²⁺等二价阳离子,这类离子在溶出时对pH的冲击更小,整体更加“低碱缓释”。

ZnO的作用:

抗菌:Zn²⁺可以破坏细菌细胞壁/膜,干扰代谢,抑制细菌生长,降低感染风险。

促成骨:Zn²⁺能促进成骨细胞增殖、分化,提高碱性磷酸酶(ALP)等成骨相关酶活性,有利于新骨形成。

促血管:有研究指出Zn²⁺可以促进血管生成,这对骨缺损修复与软组织愈合都非常关键。

力学/工艺影响:ZnO的加入通常会提高玻璃的密度和折射率,适度降低热膨胀系数,有助于提高玻璃的机械强度和热稳定性(在非医用封接玻璃体系中也有类似趋势)。

BO₃的作用:

BO₃是网络形成体,构成[BO][BO]单元,其中层状[BO]结构让硼酸盐玻璃的化学反应活性和降解速率显著高于硅酸盐玻璃。

BO₃含量越高,一般玻璃的软化温度会降低,热膨胀系数减小,有利于烧结和成型。

BO₃太高时,早期硼离子释放会比较快,要配合无钠/低碱设计来控制pH

综合来看:

BGM-2更像是一个“基准配方”:在保证足够降解和矿化的前提下,通过去Na+ZnO,拿到比较平衡的生物活性和安全性,适合作为通用促愈合材料(骨填充、创面敷料等)。


2.BGM-3:增强型改性(在BGM2基础上“微调释放+优化性能”)

引入KO的目的(关键点):

结构调控:K⁺是网络外体(modifier),加入KO会破坏部分BOB键,增加非桥氧,使玻璃网络更松散,通常会降低玻璃化转变温度和软化点,提高流动性和烧结能力(这在其他玻璃体系中有明确体现)。

离子释放行为微调:

相比Zn²⁺/Ca²⁺,K⁺溶出更快,但总量不大,能早期提供少量单价离子,有助于初期矿化和细胞反应;

同时,K⁺的引入可以让Zn²⁺/Ca²⁺的释放曲线更“平缓”,避免局部浓度过高。

pH的影响:

虽然引入了碱金属,但相比传统含Na玻璃,KO的加入量仍属于“低碱”范畴(整体碱金属总量偏低),而且KO常常用来在保证可降解性的前提下,控制pH上升不至于太剧烈。

适当降低ZnO

降低Zn²⁺的总释放量,避免长期高Zn²⁺对细胞的潜在抑制作用;

同时仍保留足够的锌来实现抗菌和促成骨功能。

适当降低BO₃:

硼网络的总量略减,通常会使:

降解速率略微降低(硼少一点,溶出速度慢一点),更匹配某些需要更“持久支撑”的应用(如大段骨缺损支架);

玻璃网络略趋“紧”,力学强度和稳定性会有所提升(在许多硼酸盐体系中,降低BO₃常伴随硬度和稳定性的提高)。

综合性能

生物活性:仍然是快速诱导HA/HCA的硼酸盐体系,但降解和矿化节奏略慢于BGM-2,更可控。

生物相容性:

Na+KpH突释有限,对细胞更温和;

Zn²⁺释放平缓,兼具抗菌与促成骨,又避免高Zn浓度毒性。

工艺性能:

KO的加入通常会改善烧结/流动性,有利于3D打印、多孔支架成型或涂层制备;

BO₃略低,也有助于提高热稳定性和力学性能。


三、从“功能与应用”的角度怎么选?
从“功能与应用”的角度怎么选?


03

更适合选BGM-2的情形:

主要需求:抗菌+促愈合+软组织/骨表浅修复;

追求:相对更低的离子释放总量、更简单的配方、更明确的“锌抗菌/促成骨”信号;

典型场景:

创面敷料、皮肤修复(硼酸盐玻璃在皮肤创面修复中是热点研究方向)

小型骨缺损填充、牙周/牙槽骨修复、根管封闭剂的一部分等。


更适合选BGM-3的情形:

需要对“离子释放时序”和“降解/力学”进行精细化平衡:

既要早期快速矿化,又不能崩得太快;

需要一定烧结强度(如3D打印多孔支架、涂层、可注射骨水泥)。

对早期pH过高仍然敏感,但可以通过少量KO获得更好的加工性或矿化节奏;

典型场景:

大段骨缺损修复支架;

作为药物/生长因子缓释载体(需要更可控的降解);

需要通过烧结/热处理的成型制品(多孔块体、涂层等)。


四、需要特别注意的几点
需要特别注意的几点


04

硼的“突释”问题:任何高BO₃的硼酸盐玻璃都存在早期硼离子快速释放的问题,这可能带来体外细胞毒性(尤其是在静态培养环境下)。BGM2/3通过“无Na+控制总碱量+调整网络(KO)”,是为了把这种效应尽量降到安全范围内,但在实际使用时仍要:

控制材料比表面积和用量;

关注动态环境vs静态培养的差异(体内流动环境比静态体外对pH更宽容)。

锌的“双刃剑”:锌有抗菌/促成骨作用,但浓度过高会抑制细胞活动。BGM-3ZnO降到15,就是为了在“有效功能”和“安全剂量”之间找个更宽的窗口。

KO不是简单“加碱就坏”:在低碱缓释的设计里,少量KO可以帮助:

优化玻璃网络结构;

控制烧结温度;

平滑离子释放曲线;

与硼酸盐、锌一起,仍然可以控制在相对pH-中性”的范围内。

江苏秋正新材料的BGM-2和BGM-3通过“去钠加锌”的巧妙设计,将局部pH值从“问题”变为“可控优势”,同时整合了促成骨、促血管、抗菌、抗炎等多种生物学功能于一体。其目标不仅是填充缺损,更是主动引导和加速机体的再生修复过程,特别适用于对生物相容性和功能性要求极高的医疗领域,如牙科、骨科、整形外科以及难愈性创面治疗。如果您需要更多资料和样品购买,欢迎联系我们!

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