生物玻璃　 bioglass;BG　 又称生物活性玻璃(bioactive glasses),由美国的Larry L.Hench教授于20世纪70年代研发。是一类非常重要的无机非金属类生物材料,具有良好的生物相容性和生物活性,能够同时与骨组织及软组织形成化学键合而无纤维包裹层形成。近年还发现,生物活性玻璃的溶出离子具有细胞和基因激活作用,能够诱导骨祖细胞向成骨方向分化,对成骨细胞增殖和分化就有促进作用。生物玻璃的发展可以分为三个阶段:熔融法生物活性玻璃、溶胶-凝胶法生物活性玻璃和模板法生物活性玻璃。熔融法生物活性玻璃是第一代生物活性玻璃,也是目前临床上唯一正在使用的生物玻璃,其制备工艺与普通玻璃相似,该类玻璃具有良好的生物活性,其产品已用于牙周骨及其他部位的骨缺损修复、牙槽脊增高及中耳骨的修复等,并取得良好的治疗效果。溶胶-凝胶法生物活性玻璃以正硅酸乙酯、磷酸三乙酯和硝酸钙为原料,在酸性催化剂的作用下,制备出以CaO-P2O5-SiO2三组分为主的生物活性玻璃。溶胶-凝胶生物活性玻璃比熔融生物玻璃具有更加疏松多孔的结构及更大的比表面积,从而具有更快的羟基磷灰石矿化速度,被誉为新一代生物活性玻璃。模板法生物活性玻璃是在超分子化学和溶胶-凝胶技术的基础上,以表面活性剂为结构导向剂,无机物前躯体聚合形成玻璃网络结构,无机物前躯体和表面活性剂以均匀的形式自组装,最终形成有序的液晶相。该方法制备的生物活性玻璃具有介孔尺寸2~50nm范围的有序孔结构,与具有相似组分的熔融法制备的生物活性玻璃及溶胶-凝胶法生活玻璃相比,通过模板介导合成的有序介孔结构的生物活性玻璃具有更为巨大的比表面积和孔体积、均一尺寸分布的孔径,因而更适合作为药物输送载体。该合成方法进一步优化改善了生物活性玻璃的组成结构、离子释放性能、磷灰石形成能力、细胞相容性等性质,为生物活性玻璃的多功能化提供了更多的选择。

　生物传感器　 biosensor　 又称生物电极,是利用生物物质具有分子识别的特性,即对特定物质具有选择性亲和性,将生化反应转换为电信号的一种检测装置。它由分子识别部分(感受器)和信号转换部分(转换器)组成,前者指能够识别指定分子并使之发生特异反应的部分,后者指将特异反应转换为信号的部分。生物传感器的分子识别部分,是将生物体中具有分子识别功能的结合蛋白质、抗原、抗体、微生物、植物及动物组织、细胞器等固定在某种载体上而构成的。具有分子识别功能的生物物质及其所识别的生物分子如下表所示。

　生物惰性　 bioinert　 指材料在生物环境中能够保持稳定的物理和化学性质,不发生或仅发生微弱化学反应,且在体内长期存在时性能稳定,对宿主不产生有害反应,与组织间的结合主要是组织长入其粗糙不平的表面形成一种机械嵌合,即形态结合。

　生物惰性复合材料　 bioinert composite　 指一类在生物环境中能保持稳定,不发生或仅发生微弱化学反应的生物医学复合材料。由于在实际中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在机体内也只是基本上不发生化学反应。它与组织间的结合主要是组织长入其粗糙不平的表面形成一种机械嵌联,即形态结合。生物惰性材料主要包括氧化物陶瓷、玻璃陶瓷、碳素材料等。

　生物惰性陶瓷　 bioinert ceramics　 指在生物体内不发生或发生极小反应的生物陶瓷材料,如Al2O3、ZrO2和C等。高密度、高纯度的Al2O3陶瓷具有良好的生物相容性,优良的耐磨性、化学稳定性,高的机械强度。当Al2O3陶瓷的平均晶粒<4μm,纯度超过99.7%时,其抗弯强度可达500MPa,因此能用于牙根、颌骨、髋关节及其他关节和骨的修复和置换。特种碳材料也在临床应用中获得相当的成功,它具有良好的生物相容性,特别是抗凝血性能显著,模量低,摩擦系数小,韧性好,因此耐磨和抗疲劳。在临床中广泛应用于心血管外科,如心脏瓣膜、缝线和起搏器电极等。其他惰性材料如ZrO2和SiC等也在逐渐被开发为生物材料。

　生物分子探针　 见纳米生物传感器(543页)。

　生物附着　 bioattachment　 细胞或组织在材料表面上的内在固着。这种固着可以是机械的、物理的、化学的和生物的相互作用。一般认为,生物附着常发生在生物粘连的早期阶段。

　生物功能膜　 bio-functional membrane　 能模拟和实现某些生物功能(过滤、代谢、解毒等)的人工合成膜。如人工肾用的中空纤维透析膜,人工肺中的透氧膜,人工肝中用的代谢毒物滤过膜等。

　生物功能性　 biofunctionability　 生物医学材料在植入位置行使功能的能力。或为执行功能,其自身和植入位置应当满足适当的物理化学要求。一种生物医学材料能否有效地行使功能,除与其自身的物理化学性质相关外,还和其所处的生物环境相关,后者包括植入位置、受体自身条件、手术设计及操作等因素。生物相容性和生物功能性是对生物医学材料要求的两个既相互联系又各有侧重的方面,前者主要指材料于机体安全无毒和机体不引起材料性质蜕变,是任何生物医学材料必须满足的性质,后者指材料能在植入位置有效地执行功能(材料的有效性)。在某种条件下是生物相容的材料,在同样条件下不一定具有生物功能性;在某一体位能执行功能的材料,在同一体位的物理化学条件发生变化后不一定能执行新的功能,例如,医用高分子量聚乙烯于硬、软组织均能生物相容,但其刚性不足,不具有作为承力的长骨段替换材料的功能;又如,颗粒型羟基磷灰石陶瓷作为长干骨缺损腔填料是有效的,但在同样体位作为长干骨缺损段的替换材料则是无效的。

　A-W生物活性玻璃陶瓷　 A-W bioactive glass-ceramics　 又称A-W生物活性微晶玻璃,是由日本的Kokubo教授于20世纪80年代初研发出来的。该材料含有磷灰石(apatite)和硅灰石(wallastonite)两种结晶相的特定组成的玻璃陶瓷。其典型的化学组成为(质量分数):34.2%SiO2、16.3%P2O5、44.9%CaO、4.6%MgO和0.5%CaF2。制备方法是:将原料经充分混合、熔融、淬冷、粉碎、筛分后,再将玻璃粉压型烧结,然后在相当于磷灰石和硅灰石结晶生长温度下热处理,即得到所需要产品。在A-W微晶玻璃中,磷灰石和硅灰石结晶尺寸大致为0.1~0.5μm,呈弥散分布。针状的硅灰石微晶阻止了微裂纹传播,使其抗弯强度达到200MPa,为只含磷灰石玻璃陶瓷的1.2~1.8倍,断裂韧性达2.0,显著提高了玻璃陶瓷的力学性能;磷灰石微晶赋予其生物活性,使其能与自然骨形成骨键合,其界面结合强度达13MPa,显示了较好的生物活性。A/W生物活性玻璃已用于骨缺损修复以及人工关节、人工齿根、椎骨、颅骨和颌骨等修复体。

　生物活性玻璃微球　 biaoctive glass microspheres　 一般指粒径在50nm~2mm之间的球形生物活性玻璃球形颗粒,微球由于具有较小的尺寸而致使其具有明显的表面效应,如材料的亲和性好、生物相容性好,以及在生物体内易吸收、易游走等特性。研究表明,生物活性玻璃在植入人体后能够较快地与周围骨组织产生化学结合,并且能够激发成骨细胞的活性,生物活性玻璃微球的表面越粗糙越有利于提高造骨细胞在其上面的黏附,但由于固体陶瓷和周围介质的密度存在明显的差别,容易产生较高的剪切应力,从而影响了细胞在这些陶瓷微球上的生长。

　生物活性材料　 bioactive materials　 由材料表面/界面引起特殊生物或化学反应,促进或影响组织和材料之间的连接、细胞行为、组织再生的生物材料。随着科学的发展,“生物活性”的概念已有较大的扩展。例如,一些天然高分子、合成多肽、肽核酸等材料可表现出特定的生物活性;通过材料负载生物活性物质,然后释放出活性物质与生物体系作用,也被视为生物活性材料;可吸收生物陶瓷,如磷酸三钙等在体内可被降解吸收并随之为新生组织所替代,也常被归属为生物活性材料。

　生物活性复合材料　 bioactivity composite　 是一类能诱出或调节生物活性的生物医学复合材料。也有认为生物活性是增进细胞活性或新组织再生的性质。一些生物医用高分子材料,特别是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被视为生物活性材料。羟基磷灰石是一种典型的生物活性复合材料。由于人体骨的主要无机质成分为该材料,故当材料植入体内时不仅能传导成骨,而且能与新骨形成骨键合。在肌肉、韧带或皮下种植时,能与组织密合,无炎症或刺激反应。

　生物活性骨水泥　 bioactive bone cement　 一般指生物相容性好,与人体硬组织相近的新型磷酸钙骨水泥。这一骨水泥含有固液两相,固相是两种或两种以上磷酸钙盐的混合粉末,液相是低浓度的磷酸或磷酸盐溶液或其他液体,如血浆、柠檬酸溶液等,固液两相按比例混合后可调成任意塑形的糊状混合物,并注入修复部位,能在人体内环境和温度下硬化,其成分最终转化为羟基磷灰石。这种骨水泥具有与天然骨类似的组成,植入人体后可参加新陈代谢使骨组织生长,逐步重建成耐久的承重骨。此新工艺、新材料集成型、临床使用一体化,可根据缺损部位任意塑形,操作简便,克服了使用粉料和颗粒料成型困难、力学性能差、易于流失等问题。目前研究的磷酸钙骨水泥有β-TCP体系、α-TCP体系和TECP体系等。

　生物活性陶瓷　 bioactive ceramics　 是指能引起其周围组织特异性反应或能与组织产生化学键合的一类生物陶瓷,如羟基磷灰石、生物活性玻璃、生物活性玻璃陶瓷。可吸收生物陶瓷是指在生理环境中可被逐步降解和吸收,并随之为新生组织所替代,从而达到修复或替换被损坏的组织的目的的陶瓷,如石膏、磷酸三钙陶瓷。生物陶瓷按组成又可分为单组分生物陶瓷和复合生物陶瓷。单组分生物陶瓷只由一种生物陶瓷组成,如氧化铝陶瓷、羟基磷灰石陶瓷。复合生物陶瓷是指由两种或两种以上的组分组成的生物陶瓷,如双相生物陶瓷。生物陶瓷按其功能可分为替代修复类生物陶瓷、治疗型生物陶瓷和多功能型生物陶瓷。替代修复类生物陶瓷主要指传统的用于替代或修复重建人体病变或损伤部位的陶瓷,如氧化铝陶瓷用于股关节的取代、羟基磷灰石陶瓷用于缺损骨的修复、生物玻璃用于听小骨的替换等。治疗型生物陶瓷主要指对人体疾病有针对性治疗的陶瓷,如磁性生物陶瓷、载药生物陶瓷、热敷生物陶瓷等。多功能型生物陶瓷指对人体具有多种功能的生物陶瓷,如压电生物陶瓷,一方面可以修复缺损骨组织,另一方面由于其压电性还可促进骨组织的生长。