CN103301151A

CN103301151A - 掺碘化银的生物活性玻璃及其的制备方法和应用

Info

Publication number: CN103301151A
Application number: CN2013101776049A
Authority: CN
Inventors: 戴凯玲; 王林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2013-09-18

Abstract

本发明公开一种掺碘化银的生物活性玻璃及其的制备方法和应用。掺碘化银的生物活性玻璃按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰的碘化银=90~100︰1~10。该制备方法是先按AgI的重量比称取硝酸银、碘化钾和碘；将不掺碘化银的生物活性玻璃加入到无水乙醇中，超声处理，使充分分散；然后先加入硝酸银、再加入碘化钾和碘；超声搅拌均匀，离心过滤，用去离子水洗涤沉淀物，再进行冷冻干燥，粉碎，过筛，获得掺碘化银的生物活性玻璃。将掺碘化银的生物活性玻璃在制备用于预防和治疗各种疾病的药品。本发明能有效促进人体硬、软组织损伤愈合又能抑制/杀灭细菌，这种组合物含有生物活性玻璃微粒和碘化银结晶，这种组合物便于储存、携带和使用。

Description

掺碘化银的生物活性玻璃及其的制备方法和应用

技术领域

本发明属于生物医学领域，具体涉及一种掺碘化银的生物活性玻璃及其的制备方法和应用。

背景技术

通常情况下，人体表皮、口腔、阴道等处多种微生物的生长和繁殖保持一种动态平衡。当机体防御机能下降、骨骼、皮肤或粘膜损伤、长期应用抗生素或免疫抑制剂时，将导致菌群失调，引起相关疾病。病灶区的细菌数量是影响疾病愈合的重要因素。过多的细菌菌落会产生高浓度的细菌废弃物，产生慢性炎症以及较多的渗出液，增加组织坏死并扩大感染区域。当每克组织上负担的细菌数目大于10⁵左右时，其伤口（溃疡面）一般不会愈合。发明和提供非抗生素、非皮质类固醇的抗炎剂并同时能加速人体硬、软组织修复和再生的生物医学材料是非常有益的。上世纪70年代初，生物活性玻璃（Bioactive glass，BAG）被发现其具有与骨形成骨键结合的特点。经过数十年的研究，对其的生物活性机理有了较系统的阐述。生物活性玻璃在与生理溶液接触时发生下述5步表面反应：

①生物活性玻璃表面的Na^＋、Ca²⁺、K^＋等离子与溶液中的H⁺、H₃O⁺等离子迅速交换；

②Si-O-Si键被溶解打断，在界面处形成许多Si-OH；

③Si-OH的聚合反应在玻璃表面形成一层富SiO₂的多孔的胶体层；

④来源于玻璃或生理溶液中的Ca²⁺和PO₄ ^3＋在富SiO₂胶体层上聚集形成CaO-P₂O₅无定形相层；

⑤随着从生理溶液中引进OH^－和CO₃ ^2－，CaO-P₂O₅无定形相层转变成碳酸羟基磷灰石（Hydroxy-Carbonated Apatite，HCA）晶体层（钟吉品，生物活性玻璃的研究与发展，无机材料学报，第10卷第2期，1995年6月）。

HCA结晶形成与否是衡量玻璃是否具有生物活性的标志。HCA结晶能加固人体组织与玻璃界面的联结，或者其直接与人体组织相联结。生物活性玻璃在生理溶液中，因溶解释放出的Na^＋、Ca²⁺、K^＋等阳离子使局部PH升高，偏碱环境有利于HCA的沉淀和结晶。HCA晶粒成核的同时吸附黏多糖、胶原蛋白、糖蛋白以及促创伤愈合因子等组织再生的关键物质，这些物质表面的负Zeta势又进一步诱导HCA析晶，快速形成的HCA晶体支架层顺利爬移并覆盖整个创面，成为新组织生长的基床。HCA多孔的网状结构有利于营养和氧气的进入、代谢物的排出；加上生理溶液中较高浓度的Si、Ca、P等离子的持续刺激，使体内成骨细胞的转录因子和细胞周期调节因子等被激活，从而使伤口处细胞加速分裂和生长，促进了骨或软组织的形成（陈德敏，生物陶瓷材料（六），口腔材料器械杂志，第16卷第2期，2007年）。公开号为CN101500622A的中国发明专利公开了一种生物活性玻璃，使用非生物的溶液，如模拟体液――Tris缓冲液，可有效检测生物活性玻璃生成HCA的状况。Tris（Hydroxymethyl－aminomethane）分子式为C₄H₁₁NO₃，Tris缓冲液由Tris晶粒溶于稀盐酸溶液而得，其pH为7.25，与人体体液的pH相近。当玻璃颗粒置于Tris缓冲液中，HCA的生成过程及其微观形貌可通过傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、场扫描电镜等检测仪器进行跟踪分析。

关于生物活性玻璃抗菌机制，主要与pH值有关。在生物活性玻璃与生理溶液（或模拟体液）进行离子交换时，释放出Na^＋、K^＋、Ca^2＋等离子使局部环境的pH值升高，使在酸性条件下繁殖生存的细菌被抑制或杀灭，显示出生物活性玻璃的抗菌活性。但当溶液的碱性被中和或者使用干燥的玻璃片（颗粒）则对细菌无抑制作用（王砚军，陈长河，李冀，生物活性玻璃对骨缺损修复的研究新进展，实用骨科杂志，第17卷第4期，2011年4月）。

为了弥补因pH变化而致生物活性玻璃抗菌效能不稳定的缺陷，目前绝大多数应用方案都是将生物活性玻璃与抗炎剂混合使用，在混合方式上是机械混合，在混合时限上是在临用前进行混合，或者是用双室注射器将两者分别注入患处。公开号为CN1303953C的中国发明专利描述了将生物活性玻璃与一些抗生素共同调制在软膏、凝胶、凡士林、矿物油或绷带等载体中，通过涂敷治疗，来加速创伤和烧伤的愈合。他们指出：“将其发明的生物活性玻璃颗粒和抗生素在应用于创伤或烧伤之前混合是最优选的。如果在应用之前就混合，如在一周之前进行混合，那么组合物促进伤口愈合的能力将受到损害”。迄今为止，尚无将抗炎物质包覆在生物活性玻璃中且不受时间、pH等限制而能稳定持久地发挥抗菌效能的报道。

将一些金属元素加入到玻璃中，可增强其生物活性或增加新的功能。公开号为在CN101500622A中国发明专利阐述了向生物活性玻璃中加入镁、锌，用以减少HCA的尺寸，调节其热膨胀系数以匹配所使用的医用级合金；加入银，提供具有抗菌特性的生物活性玻璃；加入氟、锶，来增大HCA沉积速率，锶可靶向地释放，“使受损组织从局部增大的HCA沉积中获益”。四川大学材料学院研究人员向生物活性玻璃中掺入锰锌铁或稀土元素镧、铕等用于增加其磁性，使新的组合物成为骨癌热治疗的修复材料（李光大，满毅，薛明等，掺镧多孔生物活性玻璃陶瓷的制备与表征，稀有金属材料与工程，第37卷增刊1，2008年1月；张王志，周大利，杨为中等，新型掺铕多孔磷灰石/硅灰石磁性生物活性玻璃陶瓷的研究，生物医学工程学杂志，第24卷第4期，2007年；李光大，周大利，冯丹歌等，含锰锌铁氧体磁性生物活性玻璃陶瓷制备工艺及其性能研究，无机材料学报，第23卷第3期，2008年5月）。高春霞等人向生物活性玻璃中加入硼元素，使其矿化速率加快，所生成的HCA结构更完整，堆积更密集。（高春霞，李亚东，王锡刚，生物活性玻璃中硼元素对其模拟矿化能力的影响，材料研究与应用，第3卷第2期，2009年6月）。绝大多数向生物活性玻璃中加入相关金属元素的方案，旨在增强其生物活性。目前还没有关于在生物活性玻璃中加入碘化银，使其既增加生物活性又能够不受酸碱环境的影响而保持良好抗菌性能的报道。

含银无机材料是本世纪研究热点，银的抗菌活性仅次于汞，而汞对人体毒性较大。目前含银无机材料已广泛应用于家电制品、装饰材料、建筑材料、陶瓷用品等，在临床医学方面也取得较理想的疗效。医师们常用银、碘或碘化银治疗牙科、妇产科、外科等相应的疾病。许多临床治疗实践证明，对于范围较大、创面较深的溃疡或龋洞，碘化银显示出其他药物所没有的优越性。然而，由于碘化银遇光易分解，遇热时每1克碘化银可在空气中形成几十万亿个微粒（只有头发直径的1%~1‰，人们利用此种理化性质用于人工降雨、人工驱雾）。临床上常在使用时才将硝酸银和碘临时混合配制成碘化银。又由于硝酸银具有腐蚀性，可损伤人体软组织，使用时不得接触患者的皮肤、粘膜和衣物；还因其对牙齿等人体硬组织有脱矿作用，使用剂量不可过多，不可连续使用，不可让患者带回家使用等等、综上所述，无论是硝酸银还是碘化银的携带方法和治疗范围都受到很大的局限。适当改变碘化银的理化性质是提高其临床疗效的重要课题。临床上，关于治疗牙本质损耗严重合并牙周炎、楔状缺损、颌骨缺损、牙周病植骨、面部软组织裂伤、重度阴道炎或宫颈糜烂等的病例方面，既能持续消炎又能迅速有效修复硬、软组织的生物医学材料的报道很少。CN100528231C、CN1103750C和CN1303953C等分别论述了生物活性玻璃在诱导和帮助骨（牙）生长、在促进伤口愈合和新的上皮组织形成的机理。但是都不具备杀菌/抑菌的功能。

发明内容

本发明的目的就是提供一种掺碘化银的生物活性玻璃，其能有效促进人体硬、软组织损伤愈合又能抑制/杀灭细菌，这种组合物含有生物活性玻璃微粒和碘化银结晶，这种组合物便于储存、携带和使用。

本发明的另一个目的是提供一种生物活性玻璃的制备方法，这种生物活性玻璃掺有碘化银。

本发明的另一个目的在于提供一种不同于抗生素的、低毒副作用的、抑制/杀灭细菌较持久的、鲜有免疫炎症应答反应的生物活性玻璃组合物。

为解决上述技术问题，本发明提供一种掺碘化银的生物活性玻璃，所述掺碘化银的生物活性玻璃按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰碘化银=90~100︰1~10。

进一步地，所述掺碘化银的生物活性玻璃按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰碘化银=92~98︰2~8。

再进一步地，所述掺碘化银的生物活性玻璃按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰碘化银=95︰5。

再进一步地，所述掺碘化银的生物活性玻璃的颗粒粒径小于20um。

本发明一种所述掺碘化银的生物活性玻璃制备方法，其特征在于：

1）按重量百分比称取不掺碘化银的生物活性玻璃的原料；用高温烧结法、溶胶－凝胶法或水热法等制作方法获得不掺碘化银的生物活性玻璃微粒

2）按AgI的重量百分比称取硝酸银、碘化钾和碘；

3）将不掺碘化银的生物活性玻璃加入到无水乙醇中，超声处理，使其充分分散；然后先加入硝酸银、再加入碘化钾和碘；搅拌1~2h，离心过滤，得到沉淀物；

4）用去离子水洗涤沉淀物，再用无水乙醇洗涤沉淀物；而后将沉淀物干燥，再进行冷冻干燥，粉碎，过筛，获得掺碘化银的生物活性玻璃。

本发明制备的掺碘化银生物活性玻璃可单独使用直接涂抹、喷雾或者掺入粉剂、糊剂、凝胶剂、油膏剂、栓剂、泡腾剂或绷带之中涂敷在伤口处，预防或治疗各类致病微生物感染所致的，但不仅限于龋齿、牙本质敏感症、老年性脱矿质、牙周炎、口腔溃疡、皮肤炎症、阴道炎、宫颈炎等等，本发明的组合物也可作为颌骨缺损、牙周病植骨、面部组织裂伤等软、硬组织复合损伤疾病的辅助治疗。

实验分析：

1、本发明对所制备的物质进行X射线粉末衍射测试，发现其X射线衍射峰与AgI标准卡（PDF.09~0374）的X射线衍射峰完全重合，说明本发明已成功合成碘化银并将之包覆于生物活性玻璃之中。

2、本发明所制备的掺碘化银生物活性玻璃在室温下呈淡黄色粉末状，其在较长时间内遇光不变色、不分解，在不作任何防潮措施的情况下其平均吸水率仅为0.15%。鉴于碘化银的一般理化性质为：浅黄色无定形粉末或六方、立方结晶，遇空气与光逐渐变为黑色；受热时，1克碘化银可形成几十万亿个微粒（只有头发直径的1%~1‰），等等。

3、本发明采用多项现代技术来测试掺碘化银生物活性玻璃是否具备生物活性，即把本发明的组合物置于Tris溶液中进行矿化反应后，用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）分析不同时间矿化反应后的物质组成；用X射线衍射仪测试矿化反应所生成的物质的物相结构；用场发射扫描电子显微镜（SEM）观察矿化反应前后玻璃的表面形貌和粒径大小的变化；通过SEM能谱技术测试矿化反应前后本发明的组合物的元素含量；用精密酸度计测试不同矿化反应时间Tris溶液PH值的变化。结果揭示：掺碘化银生物活性玻璃与不掺碘化银生物活性玻璃同样具有生物活性，即在Tris溶液中经过一段时间反应后均能生成羟基磷灰石（HCA）。上述多项测试实验还显示，掺碘化银的生物活性玻璃比不掺碘化银的生物活性玻璃生成HCA的速率更快。这是因为生物活性玻璃中掺入了碘化银结晶，使部分玻璃网络结构膨胀畸变，表层部分化学键断裂，自由能增大和玻璃颗粒的非晶程度增高。当掺碘化银生物活性玻璃进入Tris溶液后，其Ca、Na、P、K、Si的溶出速率高于不掺碘化银的生物活性玻璃，能够更快地与生理溶液中的H^＋和H₃O^＋等离子进行交换，这必然导致HCA的沉积速率加快。

4、本发明在不同pH环境下进行了掺碘化银生物活性玻璃对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）和革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）的抑菌实验，结果是：掺碘化银生物活性玻璃对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有抑菌功能，其中，对金黄色葡萄球菌的抑菌效能较大肠杆菌稍强。在pH＝6.0和pH＝7.8的条件下，对各菌种抑菌环的平均直径进行方差分析（ANOVA），其P值均＞0.05，即抑菌环平均直径的差异无统计学意义。换言之，不同pH的环境不影响掺碘化银生物活性玻璃的抑菌功能。

本发明理论基础：

在本发明中，生物活性玻璃形态是细小、互不连接的颗粒。其分立的颗粒可能会由于静电力或其它力的作用而粘在一起，但仍认为是不连接的。本发明所制备的掺碘化银生物活性玻璃，具有同样功能并增加了不受酸碱条件的改变仍具备杀菌/抑菌的功能，即掺碘化银生物活性玻璃与感染病灶处体液或渗出液接触后，迅速释放出硅、钠、钙、钾、碘、银等离子，增加了局部的氧分压和pH。掺碘化银生物活性玻璃与组织进行钙、磷等离子交换，使伤口渗出物和血液中自然存在的钙和磷沉淀，吸引了胶原蛋白、血纤维蛋白和纤维结合素等参与，快速构筑稳定伤口的羟基磷灰石（HCA）与胶原纤维基底层，大大缩短了伤口结痂愈合时间。与此同时，由于银、碘等离子的参入，消除了伤口表面各类病原体的数量，减少其对组织的侵害，有效地改善炎症症状，促进创伤愈合。银的抗菌原理主要是，银离子依靠库伦引力可牢固吸附在带负电荷的细菌细胞膜上，并进一步穿透细胞壁进入菌体与巯基反应，使细菌的蛋白质凝固，破坏了细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡，从而有效地杀灭细菌、真菌、支原体等致病微生物。银离子还可从死亡的菌体中游离出来，再进入其他菌体内，因此银离子具有较持久的抗菌作用。碘不仅是人体维持正常生理功能所必需的营养素，还对一些病原体具有较强的杀灭作用。其杀菌原理主要是，碘具有较强的氧化性，其无选择地氧化细菌繁殖体、真菌、芽胞以及病毒等菌体蛋白的活性基因，与其蛋白中的氨基酸结合而导致蛋白变性和抑制菌体的代谢酶系统，促使病原体崩解死亡。碘化银同时具有银离子和碘离子的抑菌/杀菌功能。有文献报道，在治疗牙科疾病（如：龋齿、牙本质过敏症等）时，碘化银在杀菌的同时还可使暴露的牙小管中的神经纤维细胞发生蛋白质凝固而形成保护层，并沉积于牙本质小管内，有效阻断外界刺激传导，避免牙小管内液体相对位移和牙小管内的压力变化（程鹏，中国社区医师，第21卷第18期，2005年）。碘化银的这些功能与生物活性玻璃抗牙本质过敏以及骨诱导、骨促进的功能起到相加的作用。

本发明有益效果在于：

1、本发明对掺碘化银活性玻璃进行体外抑菌实验，其在不同pH条件下对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）和革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）均具备理想的抗菌活性，并且抑菌效能较持久。

2、本发明提供的掺碘化银生物活性玻璃组合物弥补了一般生物活性玻璃因pH改变而致其抗菌性能不稳定的缺陷，克服了碘化银因其贮存、携带不便而致其使用受限的不足，该组合物既具备促进人体硬、软组织迅速修复和再生的功能又具有广谱的抗菌性，并且在临床使用中不会产生抗生素或免疫抑制剂等的毒副作用。

3、本发明的生物活性玻璃是一种无机的玻璃材料，其以硅的氧化物为主要成分，另包含钙、钠、钾、磷、银、碘等元素。当这种生物活性玻璃与生理溶液发生反应时，能与生命组织相结合，并能发挥抑菌/杀菌作用。

4、本发明的掺碘化银生物活性玻璃颗粒粒径小于50μm，绝大多数在2~20μm。如此小尺寸的颗粒能保证本发明的优势，即这种生物活性玻璃在与人体组织接触中不会产生不利的免疫应答同时，当组合物中较大颗粒粘附于骨（牙）结构或软组织上，成为提供钙、磷的离子库，使较小颗粒在人体硬、软组织不规则伤口表面的矿化作用能持续进行，并有效地充填和涂层于这些不规则的创面。较小尺寸的碘化银结晶可到达伤口或龋洞深部，有效杀灭更隐蔽的细菌菌落。

附图说明

图1为XRD图：掺碘化银的生物活性玻璃与碘化银X射线衍射标准卡（PDF.09－0374）重叠图，其中：▲是碘化银的X射线衍射特征峰。

图2为SEM图：碘化银结晶在生物活性玻璃中的形貌（放大16000倍）。

图3为SEM图：碘化银结晶在生物活性玻璃中的形貌（放大10000倍）。

图4为照片：a－制备后1h的掺碘化银生物活性玻璃；b－制备后4周并在红外灯下照射1h后的掺碘化银生物活性玻璃；c－不掺碘化银生物活性玻璃。

图5为FTIR图：掺碘化银的生物活性玻璃在Tris缓冲液中经过不同矿化反应时间后的傅立叶变换红外光谱图。其中：A1-A5的矿化反应时间分别是0h、8h、24h、48h、72h。

图6为FTIR图：不掺碘化银的生物活性玻璃在Tris缓冲液中经过不同矿化反应时间后的傅立叶变换红外光谱图。其中：B1-B5的矿化反应时间分别是0h、8h、24h、48h、72h。

图7为XRD图：矿化反应72h后掺碘化银生物活性玻璃与羟基磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2）的X射线衍射标准卡（JCPSO9-432）重叠图。其中：◆是与羟基磷灰石的X射线衍射特征峰。

图8为XRD图：不同矿化反应时间的掺碘化银生物活性玻璃的X射线衍射图。其中：B1：0h矿化反应的不掺碘化银生物活性玻璃；A1：0h矿化反应的掺碘化银生物活性玻璃；A2：24h矿化反应的掺碘化银生物活性玻璃；A3：72h矿化反应的掺碘化银生物活性玻璃；A4：120h矿化反应的掺碘化银生物活性玻璃。其中：▲是碘化银的X射线衍射特征峰，◆是与羟基磷灰石的X射线衍射特征峰。

图9为SEM图：a1-a5分别是0h、8h、24h、48h和72h矿化反应后的掺碘化银生物活性玻璃；b1-b5分别是是0h、8h、24h、48h和72h矿化反应后的不掺碘化银生物活性玻璃（均放大5000倍）。

图10为不同时间矿化反应后Tris溶液的PH值变化图，其中：A是掺碘化银生物活性玻璃矿化反应后Tris溶液的PH变化曲线，B是不掺碘化银生物活性玻璃矿化反应后Tris溶液的PH变化曲线；

图11为SEM能谱图：掺碘化银生物活性玻璃中各元素含量；

图12为SEM能谱图：掺碘化银生物活性玻璃在矿化反应72小时后各元素含量；

图13为掺碘化银生物活性玻璃抑菌实验24h后的照片

图14为掺碘化银生物活性玻璃抑菌实验4周后的照片。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

两种不掺碘化银生物活性玻璃的制备：

1、称取SiO₂9.5g、CaO4.0g、P₂O₅1.2g、Na₂O3.0g、K₂O0.8g，共置于带盖的珀坩锅内，加热至1350℃持续2h，使之熔融均化。而后将之倾倒在0℃的去离子水中骤冷，将烧结物锤碎，研磨，过200目筛，获得不掺碘化银生物活性玻璃。

2、称取Ca(NO₃)₂4H₂O 15g、Na₂O2.5g用加入到适量去离子水和乙醇中，以NH₃水调节pH＝10~12，得液C；另取正硅酸乙酯25ml、磷酸三乙酯5ml，依次加入适量无水乙醇，搅拌溶解，得液D；在60℃下将液C缓慢加入液D中，置磁力搅拌器中以300r/min搅拌5h，静置陈化72h，置于鼓风干燥器在105℃下干燥48h，离心分离，得沉淀。将沉淀于650℃热处理固化2h，冷却，粉碎研磨，过200目筛，获得不掺碘化银的生物活性玻璃。

实施例1

称取15g不掺碘化银生物活性玻璃置于无水乙醇100ml中，超声搅拌20min，使混合均匀，得混悬液A。称取硝酸银3.5g，加入液A中，超声搅拌10min，得混悬液B。称取碘2.0g、碘化钾2.5g，加入液B中；在60℃水浴下，超声搅拌30min，离心分离。先将沉淀用适量去离子水洗涤二次，再用适量无水乙醇洗涤二次，于65℃鼓风干燥箱干燥36h，取出后冷却至室温，再置于冷冻干燥器中干燥48h，即得粒径＜50μm的掺碘化银生物活性玻璃粉末（上述原料全部为分析纯）。

实施例2

称取15g生物活性玻璃置于无水乙醇100ml中，超声搅拌20min，使混合均匀，得混悬液A。称取硝酸银3.5g，加入液A中，超声搅拌10min，得混悬液B。称取碘2.0g、碘化钾2.5g，加入液B中；在60℃水浴下，超声搅拌30min，离心分离。先将沉淀用适量去离子水洗涤二次，再用适量无水乙醇洗涤二次，于65℃鼓风干燥箱干燥36h，取出冷却至室温，再置于冷冻干燥器中干燥48h，即得粒径＜50μm的掺碘化银生物活性玻璃粉末（上述原料全部为分析纯）。

实施例3

根据上述方法制备掺碘化银的生物活性玻璃，其中，按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰的碘化银=90︰10。

实施例4

根据上述方法制备掺碘化银的生物活性玻璃，其中，按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰的碘化银=90︰1。

实施例5

根据上述方法制备掺碘化银的生物活性玻璃，其中，按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰的碘化银=100︰1。

实施例6

根据上述方法制备掺碘化银的生物活性玻璃，其中，按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰的碘化银=92︰8。

实施例7

根据上述方法制备掺碘化银的生物活性玻璃，其中，按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰的碘化银=95︰5。

实施例8

根据上述方法制备掺碘化银的生物活性玻璃，其中，按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰的碘化银=98︰2。

对实施例7进行相关性状的检测

实施例9 碘化银在生物活性玻璃中的结构形貌分析

用X射线衍射仪（D8ADVANCE，产地：德国，厂家：BRUKER）分析测试（见附图1），掺碘化银生物活性玻璃的X射线衍射峰在2θ为22.2°、23.9°、25.3°、32.9°、39.1°、42.8°、45.5°、46.1°、47.1°、52.0°、59.5°、61.5°、66.8°、71.0°等处均与碘化银标准卡（PDF. 09~0374）的X射线衍射峰完全重合（▲是碘化银的X射线衍射特征峰），说明本发明已成功合成碘化银并将之均匀包覆于生物活性玻璃中。

在进行X射线粉末衍射测试中，未发现单质银和单质碘的X射线衍射峰，说明本发明的生物材料是以碘化银化合物存在于生物活性玻璃之中的。用场发射扫描电子显微镜（Nova Nano SEM 450FEI^IMC，产地：美国，厂家：Czech Republic）观察（见附图2、附图3），在放大16000倍和10000倍的情况下，可清晰见到与周围组织形态明显不同的呈立方晶体的碘化银结晶。

实施例10 掺碘化银生物活性玻璃的吸潮（水）试验

精密称取掺碘化银生物活性玻璃，置于带盖玻璃容器，室温下保存，不作任何防潮措施。每日精密称量一次，测其吸水率，连续测试一周。具体数据见表1。

表1 掺碘化银生物活性玻璃的吸潮实验数据表

实验时间	精密称量重量（g）	吸水重量（g）	吸水率（%）
				第1天		5.8245
第2天	5.8682	0.0437	0.750
				第3天	5.8801	0.0119	0.203
第4天	5.8830	0.0029	0.049
				第5天	5.8854	0.0024	0.041
第6天	5.8865	0.0011	0.019
				第7天	5.8876	0.0011	0.018

表1显示，掺碘化银生物活性玻璃在无任何防潮措施的情况下，其吸水率一般小于1%，最初3天内吸潮速度较快，之后逐渐减少，一周内趋于平稳。其平均吸水率为0.154%。

实施例11 遇热遇光实验

一般条件下，碘化银遇光会逐渐变黑；受热后，1克碘化银可形成几十万亿个微粒（即微粒直径相当于人头发直径的1%~1‰）。这些性质增加了碘化银的携带和贮存的难度。

将掺碘化银生物活性玻璃置于室温下，不作任何防潮、防光照措施保存4周后，将其放在红外灯下照射（80~105℃）1h。其色泽稍微加深，但仍为淡黄色（见附图4：a是制备后1h的掺碘化银生物活性玻璃，色泽是淡黄色；b为制备后存放4周并在红外灯下照射1h后的掺碘化银生物活性玻璃，色泽也是淡黄色，稍比a的颜色深一点；c为不掺碘化银生物活性玻璃，色泽是白色）。三种粉末都呈不连续颗粒，无粘接和结块现象。此实验结果表明，由于碘化银被均匀地包覆于硅酸盐玻璃颗粒之中，理化性质较稳定，一般不受热、光的影响，可在室温下保存。

实施例12 掺碘化银生物活性玻璃的矿化反应实验

本实验测试掺碘化银生物活性玻璃能否在生理溶液中生成羟基磷灰石（HCA），这标志着掺碘化银生物活性玻璃是否具备生物活性。

配制Tris缓冲液：精密称量三羟甲基氨基甲烷（Tris）6.069g，置于适量去离子水中，搅拌溶解；量取1mol/L盐酸35ml，倾入上述液体中，再加去离子水至700ml，于37℃用盐酸和氨水调其pH为7.25。

称取不掺碘化银生物活性玻璃和掺碘化银生物活性玻璃各7份，每份0.5g，分别置于500ml三角烧瓶，各加入200mlTris溶液，搅拌均匀，在37℃以160r/min速度摇动，使粉体在Tris缓冲液中充分反应，分别于4h、8h、24h、48h、72h、96h、120h过滤，沉淀用丙酮冲洗两次，干燥后待用。

对干燥后的粉末用傅立叶变换红外光谱仪（7600型，产地：瑞士）分析矿化反应后的物质组成（见附图5、附图6）；用X射线衍射仪（D8ADVANCE，产地：德国，厂家：BRUKER）测试所生成的HCA物相结构（见附图7、附图8），用场发射扫描电子显微镜（Nova Nano SEM 450FEIIMC，产地：美国，厂家：Czech Republic）观察矿化反应前后生物活性玻璃的表面形貌和粒径的变化（见附图9）。

附图5是掺碘化银生物活性玻璃不同时段矿化反应后的FTIR光谱图，图6是不掺碘化银生物活性玻璃不同时段矿化反应后的FTIR光谱图。两者对比分析，掺碘化银和不掺碘化银的生物活性玻璃都能在Tris缓冲溶液中都发生了矿化反应，生成HCA。附图5显示，掺碘化银生物活性玻璃在矿化反应8h后，于波长602.11cm^-1和566.96cm^-1两处就出现双峰，是P-O弯曲信号；24h后在961.60cm^-1处出现的肩峰是P-O伸缩振动肩峰，这些都是HCA晶体的特征峰，表明已有HCA层沉积。随着矿化反应时间的延长，这些特征峰强度增加，更加尖锐，说明生成的HCA量有所增加。附图6中的HCA晶体特征峰是在矿化反应24h后才于波长599.76cm^-1和565.05cm^-1处出现双峰。由于AgI的存在使部分硅盐网络晶格膨胀，加快了掺碘化银生物玻璃中的Ca²⁺等在Tris溶液中的溶解速度和离子交换的速率，导致HCA的特征峰有所偏移，并且掺碘化银生物活性玻璃所生成的HCA沉积时间早于不掺碘化银的生物活性玻璃。附图5和附图6中，在1000~1250cm^-1范围都有一强峰，这是P＝O键伸缩振动、Si-O键伸缩振动、Si-O-Si（四面体）振动和Si-Onb（非氧桥）键伸缩振动形成的复合吸收峰。随着HCA的生成，P＝O、Si-O、Si-O-Si等键的数量增多，其吸收峰面变得更宽。

附图7显示，矿化反应72h后的掺碘化银生物活性玻璃的X射线衍射峰除了与羟基磷灰石标准卡（JCPSO9-432）的特征峰重合外（◆是羟基磷灰石的X射线衍射特征峰），在2θ为25.2°、32.8°、39.5°、46.5°、62.6°等处分别出现代表HCA的（002）、（211）、（222）、（310）和（213）晶面的特征峰，说明HCA在玻璃表面生长的方向有所不同。

附图8显示的是不同时段矿化反应后的掺碘化银生物活性玻璃的XDR图。对比分析，未掺碘化银生物活性玻璃（B1）的X射线衍射峰较弥散，说明其是非晶态结构；在2θ为29.2°和32.5°处的衍射峰反映其在一定的微小区域内以P-O网络呈有序排列为主。掺碘化银生物活性玻璃（A1-A4）的X射线衍射峰具有碘化银和羟基磷灰石的特征峰，并且随着矿化反应时间的增加，在θ为22.5°-25.9°处的衍射峰逐渐尖锐，峰值增强，反映其在一定微小区域内Si-O网络结构呈有序排列。A1-A4各衍射峰的峰宽逐渐增大，这说明HCA的晶面距离增大，即HCA晶体的成长与矿化反应时间呈正比。其中，▲和◆分别是碘化银和羟基磷灰石的X射线衍射特征峰。

附图9是在扩大5000倍情况下，掺碘化银和不掺碘化银生物活性玻璃分别在0h、8h、24h、48h和72h矿化反应后的形貌。此SEM图从另一角度印证两者都在Tris缓冲液中发生了矿化反应，生成HCA。对比分析，掺碘化银生物活性玻璃矿化反应仅8h后，玻璃表面就已布满不规则HCA晶簇，粒径约1~3μm。随着矿化反应时间增加，HCA结晶逐步增大，更加密集。矿化反应72h，生成的HCA呈叶片状，已全部覆盖了玻璃表面，其粒径约为2~28μm，其间还可见到散在的碘化银结晶。相比之下，未掺碘化银生物活性玻璃由于其玻璃网络较稳定，在Tris溶液中的降解速度较低，因此HCA生成速率较慢，所生成的HCA粒径较大，未能完全覆盖玻璃表面。

实施例13 矿化反应过程中Tris溶液的PH值变化实验

用pH-2S精密酸度计（上海理达仪器厂出产）测试经过不同矿化反应时间后滤除沉淀的Tris溶液的PH值，测试数据见表2和附图10。

表2 不同矿化反应时间Tris缓冲液的pH值变化表

矿化时间	0h	4h	8h	24h	48h	72h	96h	120h
									A	7.3	7.75	7.81	7.89	7.91	7.80	7.78	7.79
B	7.3	8.4	7.99	7.82	7.78	7.82	7.83	7.84

附图10直观可见，掺碘化银生物活性玻璃在矿化反应过程中其溶液的pH值是逐渐增高，然后趋于衡定；而不掺碘化银生物活性玻璃在矿化反应过程中，其溶液的pH值是开始迅速增高，然后逐步降低，最后趋于衡定。

生物活性玻璃在Tris溶液中存在两个方向相反的反应：①当生物活性玻璃进入Tris溶液时，玻璃表层Ca²⁺在溶液中大量溶出，与溶液中的H⁺发生离子交换：Si-O-Ca+H₂O＝Si-OH＋Ca²⁺＋OH^－，溶液的PH值随着OH^－浓度的升高而迅速增大。②在碱性溶液中，玻璃内部Si-O-Si网络结构被破坏，固液界面形成一层富Si-OH层，继而Ca²⁺和PO4³⁺在富Si-OH层上聚集，形成非晶态CaP。CaP和溶液中的OH^－、CO₃ ^2-反应，最终晶化形成HCA层。Ca²⁺的溶出速度和Ca²⁺在玻璃表面的矿化沉积速度是决定溶液PH值的主要因素。掺碘化银的生物活性玻璃因HCA生成速度（即Ca²⁺在玻璃表面的矿化沉积速度）较不掺碘化银的生物活性玻璃较快，因此Ca²⁺的消耗较多一些，其与溶液中的H⁺发生的离子交换要少一些，相对应所产生的OH^－浓度也就少一些，PH值也就较低一些；而不掺碘化银的生物活性玻璃在接触溶液后其Ca²⁺溶出而HCA生成速度较慢，即留存于溶液中Ca²⁺的浓度较大，相对应的OH^－浓度也较大，因此矿化开始阶段的PH值较高一些。

实施例14 掺碘化银的生物活性玻璃中相关元素含量

分别对矿化反应0h和矿化反应72h后的掺碘化银生物活性玻璃（AgI-BAG）用场发射扫描电镜（Nova Nano SEM 450FEIIMC，产地：美国，厂家：Czech Republic）进行能谱分析（见附图11、12），其相关元素含量列表于表3。

表3 掺碘化银生物活性玻璃矿化反应前后各元素浓度表

分析矿化前后各离子浓度的变化，可见掺碘化银生物活性玻璃置于Tris溶液中发生了降解反应：Na、K全部溶解于溶液中，Ca的溶解度也非常大，Si也有相当数量被溶解。各元素在Tris溶液中的溶解速度和溶解浓度存在着动态平衡，Ag和I在溶液中也有一个溶解和沉淀的动态平衡。相比之下，Ag和I的溶解度比前者要小一些。因Ca、K、Na、Si等元素溶解较多，在固态玻璃中的百分比含量就相对减少，因此，矿化反应后固态玻璃内所含有的C、O、P、Ag和I等元素的百分比含量相对增高。

表3中各元素的浓度变化也反映出掺碘化银生物活性玻璃具备了生物活性玻璃最主要的生物活性特征，即在生理溶液中通过Ca、Si等离子交换和降解反应生成了HCA。

实施例15：掺碘化银生物活性玻璃的抑菌杀菌试验

培养基的配制：采用LB培养基进行细菌培养，其配方为：胰蛋白胨（bacto-typtone）10g，酵母提取物(Yeast extract)5g，氯化钠(NaCl)10g/L，蒸馏水1000ml，琼脂粉15~20%。将上述物质按比例溶解在去离子水中并加热，使琼脂粉均匀分散；用1mol/L盐酸调其PH为7.0，而后装入锥形瓶中，用胶塞＋报纸封口，高压蒸汽灭菌（条件：1.05kg/cm2，121℃，20min）。

菌种活化：取出在冰箱（4℃）内保存的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，在新鲜的LB斜面上进行两次转接活化复壮，使菌种达到良好的活性状态。

制作抑菌平板：将灭菌好的培养基加热融化，冷却至50℃左右，倒入高压蒸汽灭菌（条件同上）过的培养皿中，每皿倒入15ml左右的培养基，静止冷却，即得平板。

配制抑菌/杀菌溶液：精密称量掺碘化银生物活性玻璃粉末，用去离子水分别配制成0.1mg/L和0.05mg/L两种浓度的溶液；将它们分别注入干净试管各2支，每支试管10ml；对这两种浓度的溶液用盐酸或氨水分别调节pH，使pH分别为6.0和7.8。用打孔机将滤纸制成直径为6mm小圆片，分别浸入不同pH值不同浓度的掺碘化银生物活性玻璃溶液中；另量取10ml去离子水注入干净试管，也放入数片滤纸圆片，作空白对照用。将不同浓度并浸有滤纸圆片的掺碘化银生物活性玻璃溶液试管和空白对照试管封口，进行高压蒸汽灭菌（条件同上）。

抑菌实验：用微量加样器吸取活化复壮后的菌液，加入到无菌的液体培养基中，调整菌液浓度范围为5×10⁵CFU/ml~5×10⁶CFU/ml。用无菌三角玻棒蘸取试验菌液，在琼脂培养基平板表面均匀涂抹3次，每涂抹1次将平板转动60°，最后将玻棒绕平板边缘涂抹一周。盖好平皿，置室温干燥5min，再在染菌平板上贴放滤纸圆片。每个平板上呈等腰三角形放置三个滤纸圆片，尽量避免液体从滤纸片上滴下。每个平板放置浸有掺碘化银生物活性玻璃0.1mg/L和0.05mg/L溶液和纯去离子水的滤纸圆片各一片，盖好平皿，共制作24个平板（每个菌种分别制作pH为6.0的平板6个，pH为7.8的6个）。将接种好的平板置于37℃恒温培养箱中，每隔24h用游标卡尺测量并记录每个抑菌环的直径。对每个抑菌环的最窄处和最宽处进行测量，计算其平均直径；再求出同一pH同一抑菌浓度同一菌种抑菌环的平均直径。抑菌实验数据见表4。

表4 掺碘化银生物活性玻璃对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌环平均直径一览表

上表可见，掺碘化银生物活性玻璃对金黄色葡萄球菌的抑菌作用比对大肠杆菌的抑菌作用稍强，其抑菌环的平均直径随掺碘化银生物活性玻璃浓度增加而增大，随时间的增加而缩小，到第4周后基本消失，但滤纸圆片接触处仍无细菌生长（见附图13、附图14）。对不同的pH条件下的掺碘化银生物活性玻璃的抑菌环平均直径进行方差分析（ANOVC），其P值均大于0.05，说明在不同pH条件下，掺碘化银生物活性玻璃对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌环直径差异没有统计学意义，即在偏酸或偏碱的环境下掺碘化银生物活性玻璃对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都具有抑菌功能。

Claims

1.一种掺碘化银的生物活性玻璃，其特征在于：所述掺碘化银的生物活性玻璃按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰碘化银=90~100︰1~10。

2.根据权利要求1所述掺碘化银的生物活性玻璃，其特征在于：所述掺碘化银的生物活性玻璃按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰碘化银=92~98︰2~8。

3.根据权利要求2所述掺碘化银的生物活性玻璃，其特征在于：所述掺碘化银的生物活性玻璃按重量比：不掺碘化银生物活性玻璃︰碘化银=95︰5。

4.根据权利要求1所述掺碘化银的生物活性玻璃，其特征在于：所述掺碘化银的生物活性玻璃的颗粒粒径小于50um。

5.一种根据权利要求1所述掺碘化银的生物活性玻璃制备方法，其特征在于：

1）按重量比称取不掺碘化银的生物活性玻璃原料；

3）按AgI的重量比称取硝酸银、碘化钾和碘；

3）将不掺碘化银的生物活性玻璃加入到无水乙醇中，超声处理，使其充分分散；然后先加入硝酸银、再加入碘化钾和碘；超声搅拌均匀，离心过滤，得到沉淀物；

6.根据权利要求5所述掺碘化银的生物活性玻璃制备方法，其特征在于：所述掺碘化银的生物活性玻璃的颗粒粒径小于50um。

7.利用权利要求1所述掺碘化银的生物活性玻璃在制备用于预防和治疗龋齿、预防牙本质敏感症、预防老年性脱矿质、预防和治疗牙周炎、治疗口腔溃疡、治疗各类皮肤炎症、治疗阴道炎和治疗宫颈炎的药品中的应用。