生物活性硼磷酸盐玻璃制造技术

硼磷酸盐玻璃组合物包含B2O3、P2O5、和CaO，任选地包含选自Li2O、Na2O、K2O、Al2O3、ZnO、MgO、Fe2O3/FeO、CuO/Cu2O及其混合物的源添加剂，如本文所定义。还揭示了生物活性组合物或基材，其包含所揭示的硼磷酸盐玻璃组合物和至少一种活细胞。还揭示了对含硼物质和/或含磷物质从本文所定义的硼磷酸盐玻璃组合物释放到水性溶液中的相对量进行抑制或增加的方法。如本文所定义，还揭示了在生物活性基材上增殖细胞的方法。还揭示了排除了B2O3、P2O5、和CaO中的一种的相关玻璃组合物。

Bioactive borophosphate glass

Borophosphate glass compositions comprise B2O 3, P2O 5, and CaO, optionally including source additives selected from Li2O, Na2O, K2O, Al2O3, ZnO, MgO, Fe2O3/FeO, CuO/Cu2O and their mixtures, as defined herein. Bioactive compositions or substrates comprising the disclosed borophosphate glass compositions and at least one living cell are also disclosed. A method for suppressing or increasing the relative amount of boron and/or phosphorus-containing substances released from the borophosphate glass compositions defined herein into aqueous solutions is also disclosed. As defined in this paper, the method of proliferating cells on bioactive substrates is also revealed. A glass composition excluding one of B2O 3, P2O 5, and CaO is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物活性硼磷酸盐玻璃本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年05月27日提交的美国临时申请系列第62/342,426号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。相关申请的交叉参考本申请涉及如下同时提交的且共同拥有和转让的USSN临时申请：第62/342,384号，题为“BIOACTIVEALUMINOBORATEGLASSES(生物活性铝硼酸盐玻璃)”；第62/342,377号，题为“MAGNETIZABLEGLASSCERAMICCOMPOSITIONANDMETHODSTHEREOF(可磁化玻璃陶瓷组合物及其方法)”；第62/342,381号，题为“LITHIUMDISILICATEGLASS-CERAMICCOMPOSITIONSANDMETHODSTHEREOF(二硅酸锂玻璃陶瓷组合物及其方法)”；第62/342,391号，题为“BIODEGRADABLEMICROBEADS(可生物降解微珠粒)”；以及第62/342,411号，题为“BIOACTIVEGLASSMICROSPHERES(生物活性玻璃微球体)”，但是没有要求它们的优先权。本申请还涉及2015年7月7日提交的共同拥有和转让的USSN申请第62/189,880号，题为“ANTIMICROBIALPHASE-SEPARATINGGLASSANDGLASSCERAMICARTICLESANDLAMINATES(抗微生物相分离玻璃以及玻璃陶瓷制品和层叠体)”，其提到了具有(释放了铜离子的)可降解相和不可降解相的含铜层叠体。本文所述的出版物或专利文献的全文内容分别通过参考结合于本文。
技术介绍
本公开涉及玻璃组合物、生物活性玻璃组合物，以及该组合物的制造和使用方法。
技术实现思路
在一些实施方式中，本公开提供了：CaO-B2O3-P2O5玻璃体系，其包含选定源添加剂；玻璃组合物，其包含例如：5至50％CaO、0.1至80％B2O3、和30至80％P2O5，以组合物总计为100摩尔％计；玻璃组合物，其还可包含选自下组的一种或多种源添加剂，例如：0.1至20％Li2O、0.1至20％Na2O、0.1至20％K2O、0.1至20％Al2O3、0.1至10％ZnO、0.1至11％MgO、0.1至5％Fe2O3、0.1至5％CuO、0.1至5％TiO2、和0.1至20％SiO2，以组合物总计为100摩尔％计；硼磷酸盐玻璃组合物，其中，添加的任意源添加剂选自下组：Li2O、Na2O、K2O、Al2O3、ZnO、MgO、Fe2O3、CuO、TiO2、SiO2，或其组合，所述添加的任意源添加剂可以控制玻璃网络成形剂(例如，B2O3、P2O5和Al2O3)的降解速率或溶解速率，以及可以改善以下至少一种生物活性性质，例如：生物适应性、血管新生，或者它们两者；CaO-B2O3-P2O5体系的硼磷酸盐玻璃组合物，其具有优异的生物适应性和血管新生能力；硼磷酸盐玻璃组合物和制造方法，其中，向玻璃批料添加Al2O3、Na2O或其混合物源，产生具有改进的生物适应性的玻璃产物；以及玻璃组合物和制造方法，其中，向磷酸盐玻璃添加B2O3源改进了所得到的玻璃的生物适应性。附图说明在本公开的实施方式中：图1显示具有选自Li2O、Na2O、K2O、Al2O3、ZnO、MgO、Fe2O3、CuO、TiO2和SiO2的一种或多种源添加剂的CaO-P2O5-B2O3体系的玻璃可成形性图。图2a至2c显示接种在选定抛光玻璃碟的表面上的MC3T3细胞的时间序列光学图像(2.5倍低放大倍数)。图3a至3c显示接种在选定抛光玻璃碟的表面上的MC3T3细胞的时间序列光学图像(2.5倍低放大倍数)。图4a至4c显示血管新生试验的光学图像(2.5倍低放大倍数)。图5a至5c显示具有固定约30摩尔％的CaO的选定的示例性玻璃的组成变化所带来的性质变化图。图6显示7天细胞培养之后选定的玻璃组合物的表面几何形貌。图7a至7d显示选定的示例性玻璃组合物在模拟体液(SBF)中持续28天的溶解。图8a至8e显示在SBF溶液中浸泡24小时和在SBF溶液中浸泡336小时之后的选定的示例性玻璃组合物的SEM图像：表面(上图)和横截面(下图)。具体实施方式下面将参考附图(如果存在的话)详细描述本文的各种实施方式。对各种实施方式的参考不限制本专利技术的范围，本专利技术范围仅受所附权利要求书的范围的限制。此外，在本说明书中列出的任何实施例都不是限制性的，且仅列出要求保护的本专利技术的诸多可能实施方式中的一些实施方式。在一些实施方式中，所揭示的组合物、制品以及制造和使用方法提供了一个或多个优势特征或方面，包括例如，如下文所述。任一项权利要求所述的特征或方面一般在本专利技术的所有方面适用。在任一项权利要求中所述的任意单个或多个特征或方面可以结合或与任一项或多项其它权利要求中所述的任意其它特征或方面结合或置换。定义“生物适应性”、“生物适应的”或者类似术语指的是材料在特定情况下具有适当的宿主响应能力，或者，能够与生命系统接触而不产生不利影响的能力。“血管新生能力”、“血管生成”、“血管新生的”或者类似术语指的是从已有血管形成新血管的生理过程。“玻璃(glass)”“玻璃(glasses)”或者类似术语可以表示玻璃或玻璃陶瓷。“玻璃制品”或者类似术语可以表示整体或部分由玻璃或玻璃陶瓷制造的任意物体。“CaO-B2O3-P2O5玻璃体系”、“CaO-B2O3-P2O5组合物与添加剂”或者类似术语指的是这三种氧化物组分的单独组合或者与源添加剂的组合，这定义了产生所揭示的玻璃组合物的材料空间。“玻璃网络成形剂”、“玻璃成形剂”、“网络玻璃成形剂”、“网络成形剂”或者类似术语指的是所揭示的批料成分、组分、源材料、或者起始材料中在所揭示的玻璃组合物中形成玻璃网络的一种或多种。玻璃网络成形剂的例子可以包括例如：B2O3、P2O5、和Al2O3。在一些实施方式中，P2O5是主要玻璃网络成形剂，因为该成分得到主相，以及B2O3是次要玻璃网络成形剂，因为该组分得到次相，所述次相没有主相或者主要的相那么丰富。在一些实施方式中，网络成形剂包含CaO-B2O3-P2O5玻璃体系中的主要组分，以摩尔％计。“添加剂”、“源添加剂”、“添加剂源”、“源添加剂氧化物”或者类似术语指的是所揭示的批料成分、批料组分、或者批料起始材料中可用于制备所揭示的玻璃组合物的一种或多种。源添加剂的例子可以包括例如：Li2O、Na2O、K2O、Al2O3、ZnO、MgO、Fe2O3、CuO、TiO2、SiO2，或其混合物，以组合物总计为100摩尔％计。本领域技术人员会认识到的是，由于例如在空气中进行加热和热还原，源添加剂例如Fe2O3会产生Fe2O3和FeO的混合物(即，Fe2O3/FeO；Fe3O4)，或者CuO会产生CuO和Cu2O的混合物(即，CuO/Cu2O)。“包括”、“包含”或者类似术语表示包括但不限于，即内含而非排它。本文所述的实施方式中用来对例如组合物中成分的量、浓度、体积、加工温度、加工时间、产率、流速、压力、粘度和类似数值及其范围或者组件的尺寸以及类似数值及其范围进行修饰的“约”是指可能发生的数值量的改变，例如，源自制备材料、组合物、复合体、浓缩物、组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼磷酸盐玻璃组合物，其包含：0.1至80％B2O3，30至80％P2O5，和5至50％CaO，以组合物总计为100摩尔％计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.27 US 62/342,4261.一种硼磷酸盐玻璃组合物，其包含：0.1至80％B2O3，30至80％P2O5，和5至50％CaO，以组合物总计为100摩尔％计。2.如权利要求1所述的硼磷酸盐玻璃组合物，其还包含选自下组的至少一种添加剂源：0.1至20％Li2O、0.1至20％Na2O、0.1至20％K2O、0.1至20％Al2O3、0.1至10％ZnO、0.1至11％MgO、0.1至5％Fe2O3、0.1至5％CuO、0.1至5％TiO2、0.1至20％SiO2，及其混合物，以组合物总计为100摩尔％计。3.如权利要求1-2中任一项所述的硼磷酸盐玻璃组合物，其特征在于，该组合物基本不含SiO2、SrO、或其混合物中的至少一种。4.如权利要求2所述的硼磷酸盐玻璃组合物，其特征在于，选自Al2O3、ZnO、MgO、Fe2O3和CuO的任意添加剂源减缓了玻璃成形剂B2O3、P2O5或它们两者从固体变为溶液的降解速率。5.如权利要求2所述的硼磷酸盐玻璃组合物，其特征在于，选自Li2O、Na2O、K2O、SiO2的任意添加剂源增加了玻璃从固体状态变为溶液状态的降解速率。6.一种生物活性组合物，其包含：硼磷酸盐玻璃陶瓷组合物，其包含：0.1至80％B2O3，30至80％P2O5，和5至50％CaO；以及至少一种选自下组的添加剂：0.1至20％Li2O，0.1至20％Na2O，0.1至20％K2O，0.1至20％Al2O3；0.1至10％ZnO，0.1至11％MgO，0.1至5％Fe2O3，0.1至5％CuO，及其混合物，以组合物总计为100摩尔％计，以及至少一种活细胞。7.如权利要求6所述的生物活性组合物，其特征在于，所述至少一种活细胞选自下组：MC3T3-E1细胞、人脐静脉内皮细胞，或其组合。8.如权利要求6-7中任一项所述的生物活性玻璃组合物，其特征在于，源添加剂选自下组：0.1至20％Li2O、0.1至20％Na2O、0.1至20％K2O、0.1至20％Al2O3、0.1至10％ZnO、0.1至11％MgO、0.1至5％Fe2O3、0.1至5％CuO、0.1至5％TiO2、0.1至20％SiO2，及其混合物，以组合物总计为100摩尔％计。9.如权利要求8所述的生物活性玻璃组合物，其特征在于，如果选择的源添加剂是0.1至6摩尔％Al2O3，则该生物活性玻璃相对于不含Al2O3的相同玻璃组合物改进了生物适应性。10.一种制造用制品，其包含如权利要求1所述的硼磷酸盐玻璃组合物。11.如权利要求10所述的制造用制品，其还包含选自下组的至少一种添加剂源：0.1至20％Li2O、0.1至20％Na2O、0.1至20％K2O、0.1至20％Al2O3、0.1至10％ZnO、0.1至11％MgO、0.1至5％Fe2O3、0.1至5％CuO、0.1至5％TiO2、0.1至20％SiO2，及其混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓华云，方晔，付强，李艾泽，马丽娜，J·C·莫罗，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US