CN1838936A - 组织磨削材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了包括生物活性材料的磨削材料组合物，所述生物活性材料如生物活性玻璃和生物活性陶瓷，其提供生物学特性如抗炎、抗微生物、抗氧化效果，改善创伤愈合和/或其它有利的效果。本发明还提供了包括相对无毒的生物惰性玻璃和陶瓷的磨削材料组合物，其提供良好的磨削效果、减少或消除潜在的有害小粒子；减少或消除皮肤磨削设备的阻塞；具有用于施用涂层的相对大的表面积；并且可廉价和简单地制造。本发明还提供了通过使人或动物组织与这些磨削材料组合物接触用于磨削所述组织如人皮肤的方法。

Description

组织磨削材料
申请的交叉引用
本申请为2003年9月29日提交的美国申请10/673,596的部分继续申请，美国申请10/673,596为2001年3月27日提交的美国申请09/818,466的部分继续申请。这些申请中的每一个申请的内容被全文并入本文作为参考。
技术领域
本发明总地涉及生物组织磨削材料(abrasives)，更具体地，涉及生物活性材料如生物活性玻璃、生物活性陶瓷、生物惰性玻璃和生物惰性陶瓷用于磨削组织如皮肤的应用。
背景技术
有多种磨削材料和研磨方法用于磨削、刮削、清洗、按摩或抛光动物特别是哺乳动物如人的皮肤、头皮、手指甲、脚趾甲、牙齿、舌头或其它体表或体腔。
皮肤磨削设备典型地用于机械地除去皮肤外层以提供新鲜的皮肤表面。一种类型的皮肤磨削设备类似于与电钻连接的钢丝刷。一个更普遍类型的例子为在可选择的压力下将磨粒物流施用于皮肤并同时将粒子和皮肤残渣的碎片真空抽到废料容器中的装置。后一种类型的皮肤磨削设备可以简单地除去角质层或足够深入地穿透以除去真皮的上层。施用磨削材料的过程可以重复若干次以实现所需的效果。
皮肤磨削术(在本文中使用时包括皮肤平整术(dermaplaning)、皮肤调理术、换肤术和手术刮削术)被用作整容方法，以改善皮肤的总体外观、减少皱纹、改善伤疤外观或皮肤变色、和除去癌前的角质。皮肤磨削术方法通常比化学脱皮的穿透更深入。通过向下磨削到真皮层，这些方法促进胶原蛋白的产生。
目前用于皮肤磨削设备的磨削材料典型地为包括氧化铝、碳酸氢钠和盐的100-120的研磨材料。已经提出了将包括玻璃或聚合物小球的其它磨削材料用于皮肤磨削设备，并且可用有利的试剂如抗菌剂或其它磨削材料涂布玻璃或聚合物小球或与其混合。其一个例子参见标题为“Skin Abrasion System and Method”的国际专利申请WO 00139675。
用于除去皮肤外层的另一种技术是手动地用包含磨削材料的糊(pastes)、霜(creams)或洗液摩擦脸。手动剥离机械地除去皮肤外层以提供新鲜的皮肤表面并且还用于清除创伤。目前用于手动洗擦的磨削材料包括氧化铝、杏核、盐、橄榄核、果壳粉、聚乙烯小球、浮石、四硼酸钠颗粒和糖。磨削材料典型地被混合到载体中，所述载体通常包括试剂如补湿剂、乳化剂、螯合剂、营养物、和防腐剂。一些例子可以参见标题为“Facial Skin Dermabrasion Cleansing and ConditioningComposition”的美国专利6,290,976；标题为“”PharmaceuticalCompositions and Methods for Managing Scalp Conditions的美国专利6,207,694；标题为“Skin Smoothing Compositions ContainingHydroxyacids and Methods for Using Same”的美国专利5,939,085和标题为“Body Polisher”的美国专利5,866,145。
然而，这些磨削材料和系统具有有限的有效性。例如，这些类型的磨削材料不具有显著的生物学特性如抗炎、抗微生物、抗刺激和抗氧化效果，并且不能显著地促进或改善创伤愈合。另外，已知这些类型的磨削材料阻塞皮肤磨削设备。
因此，用于机器或手动磨削人或动物的组织或体表如人皮肤的改善的磨削材料将是非常有利的。特别地，如果这种磨削材料提供显著的特性如抗炎、抗微生物、抗刺激和抗氧化效果以及加速和改善创伤愈合，则是有利的。另外，如果这些改善的磨削材料能够减少或消除对皮肤磨削设备的阻塞，则是有利的。
对于皮肤磨削目的来说，具有无毒的、非生物活性(即“生物惰性”)的玻璃和陶瓷也是有利的，其中这种玻璃或陶瓷提供良好的磨削作用、减少或消除潜在的有害小粒子(即“细粒”)、减少或消除对皮肤磨削设备的阻塞、和具有用于施用涂层(如杀菌剂、洗液、维生素和色料)的相对大的表面积。如果这种生物惰性玻璃和陶瓷相对廉价并且易于制造，也是有利的。
发明内容
生物活性材料如生物活性玻璃和生物活性陶瓷为具有某些生物学特性的无机材料。申请人令人惊讶地发现这种生物活性材料可用作磨削材料，用于摩擦动物的组织和体表如人的皮肤，同时提供优于现有技术的磨削材料和磨削系统的效果。当用作磨削材料时，这些材料的生物学特性为被摩擦的体表提供令人惊讶的益处。这些生物活性磨削材料可以提供有利的生物学(或“生物活性”)特性，包括抗炎、抗微生物、抗刺激、补充矿质和/或抗氧化效果，促进或改善创伤愈合、和/或其它有利的特性。
因此，本发明提供包括生物活性材料的用于磨削动物组织的磨削材料，其中生物活性材料为具有上述特性的无机材料。还提供了制造这种材料的方法。
本发明还提供用于磨削动物组织包括人皮肤的方法，该方法包括使动物组织与生物活性材料接触，其中生物活性材料为具有生物学特性的无机材料。
本发明还提供包括无毒的、非生物活性(即“生物惰性”)的玻璃和陶瓷的磨削动物组织用磨削材料，所述生物活性玻璃和陶瓷具有以下一种或多种有利的特性：良好的磨削效果、减少或消除潜在的有害小粒子(即“细粒”)、减少或消除对皮肤磨削设备的阻塞、用于施用涂层(如杀菌剂、洗液、维生素)的相对大的表面积、和相对廉价和简单的制造制造方法。还提供了制造这种材料的方法。
本发明还提供了用于磨削动物组织包括人皮肤的方法，包括使动物组织与包括生物惰性玻璃或陶瓷的磨削材料接触。本发明还提供包括生物活性玻璃或陶瓷和生物惰性玻璃或陶瓷的组合的用于磨削动物组织的磨削材料，和制造方法和使用这种磨削材料的方法。
发明详述
生物活性材料如生物活性玻璃和生物活性陶瓷为可提供某些生物学特性的无毒的无机材料。根据本发明的具体实施方案，生物活性玻璃和生物活性陶瓷通常是在高温熔化并粉碎为粒子使得它们释放与哺乳动物身体反应的离子的矿物氧化物(mineral oxide)。在示例性的实施方案中，这些生物活性玻璃和陶瓷为以不同组合合并的硅、钠、钙、和磷的氧化物的材料。
如本文中使用的，术语“生物活性”是指具有包括抗炎、抗微生物、抗刺激和抗氧化效果以及加速和改善创伤愈合的特性的物质。另外，“生物活性”是指通过在表面上形成羟磷灰石产生的矿物聚积作用(mineral-building effects)。
如本文中使用的，术语“生物活性玻璃”可指粒子熔融由来的和/或溶胶-凝胶由来的生物活性玻璃。另外，术语“生物活性玻璃”可用于指粒子熔融由来的和/或溶胶-凝胶由来的生物活性玻璃的水提物。硅系生物活性玻璃为无定形的、非结晶性的材料。
如本文中使用的，术语“生物活性陶瓷”包括生物活性无机非金属材料如生物活性玻璃陶瓷(通常由玻璃相和结晶相组成的材料)、生物活性陶瓷(通常由结晶相组成的材料)和由玻璃、陶瓷或其它无机非金属物质组成的生物活性复合材料。
如本文中使用的，术语“陶瓷”也可指“玻璃陶瓷”和相关的物质。
如本文中使用的，术语“生物惰性”是指显著地不具有上述术语“生物活性”所定义的“生物活性”并且在用作磨削材料时对动物如人基本上无毒的物质。
本发明的某些实施方案采用的生物活性玻璃可包括约30重量％到约96重量％的二氧化硅氧化物(SiO2)、约0重量％到约35重量％的氧化钠(Na2O)、约4重量％到约46重量％的氧化钙(CaO)、和约1重量％到约15重量％的氧化磷(P2O5)。这些生物活性玻璃组合物还可包括约0重量％到约10重量％的氧化铝(Al2O3)。更优选地，玻璃包括约30重量％到约60重量％的二氧化硅氧化物(SiO2)、约5重量％到约30重量％的氧化钠(Na2O)、约10重量％到约35重量％的氧化钙(CaO)、约1重量％到约12重量％的氧化磷(P2O5)。
本发明的其它实施方案采用的生物活性磷酸盐玻璃可包括约0重量％到约30重量％的氧化钠(Na2O)、约0重量％到约30重量％的氧化钾(K2O)、约4重量％到约46重量％的氧化钙(CaO)、和约10重量％到约70重量％的氧化磷(P2O5)。这些生物活性磷酸盐玻璃组合物还可包括约0重量％到约25重量％的氧化锌(ZnO)和约0重量％到10重量％的氧化铝(Al2O3)。
根据本发明，生物活性玻璃陶瓷也可用作磨削材料和用于制造和使用这种材料的方法中。这些生物活性玻璃陶瓷可包括约30重量％到约96重量％的二氧化硅氧化物(SiO2)、约0重量％到约35重量％的氧化钠(Na2O)、约4重量％到约46重量％的氧化钙(CaO)、和约1重量％到约15重量％的氧化磷(P2O5)。优选地，玻璃陶瓷包括约30重量％到约60重量％的二氧化硅氧化物(SiO2)、约5重量％到约0重量％的氧化钠(Na2O)、约10重量％到约35重量％的氧化钙(CaO)、约1重量％到约12重量％的氧化磷(P2O5)。生物活性玻璃陶瓷的结晶相可为硅、钠、和钙在上述范围内的不同组合。与生物活性玻璃相比，生物活性玻璃陶瓷通常具有更高的机械强度和更大的杨氏模量值，为这些材料提供增强的磨削效果。
在本发明的某些实施方案中，其它生物活性陶瓷包括钙和磷作为主要组分。这些组分的具体例子包括羟磷灰石、磷酸三钙(tricacliumphospate)和其它磷酸钙盐。
本文中所述的所有生物活性和生物惰性材料都可另外包括浓度最大为约5重量％的其它抗微生物剂或着色剂或离子如Ag、Co、Zn、Au、I、V、Cu、Fe、Nd、F和/或Ni。
申请人令人惊讶地发现这种生体活性材料可用作磨削材料，用于人和动物组织特别是人的皮肤，同时提供优于现有技术的磨削材料和磨削系统的效果。这种生物活性材料提供出人意料的优异的磨削特性，并且可用于手动和机械磨削。当用作磨削材料时，这些生物活性材料的生物学特性对被磨削的体表提供有益的生物学特性。这种生物学特性可包括但不限于抗炎、抗微生物、抗刺激、补充矿质和/或抗氧化效果，加速或改善创伤愈合，和/或其它有利的特性。
玻璃或陶瓷的其它组分可包括硼和镁。优选的B2O3的范围为约0重量％到约20重量％，而优选的MgO的范围为约0重量％到约10重量％。
本发明的磨削材料组合物还可包括生物活性材料与其它玻璃或陶瓷类型如硼硅玻璃、钠钙玻璃、硅酸铝玻璃、和磷酸盐玻璃和其它生物惰性玻璃的不同组合或混合物。本发明的其它实施方案提供组合物，其可包括天然或合成的陶瓷，诸如例如氧化铝、氧化镁、碳酸钙、滑石、云母、粘土、浮石、多孔玻璃、氮化铝、氮化硼(boronitride)、硅酸铝、硅酸镁铝或其组合。本发明另外的实施方案包括玻璃陶瓷如硅酸锂铝、硅酸镁铝和硅酸钠钙或其组合。磨削材料组合物还包括生物活性玻璃、生物活性陶瓷、生物惰性玻璃和生物惰性玻璃陶瓷的不同组合。在这些组合物也可以包括硼酸盐玻璃。
生物活性材料如生物活性玻璃和生物活性陶瓷提供常规磨削材料无法提供的有利的生物活性。例如，通常使用的磨皮剂氧化铝也可描述为是如上所述的不提供显著有利的生物活性的生物惰性矿物氧化物。同样，如果不加入第二种材料，则生物惰性玻璃粒子或聚合物小球不提供有利的生物学特性。其一个例子参见标题为“Skin AbrasionSystem and Method”的美国专利申请20010023351。
制造生物活性玻璃和陶瓷的组合物和方法为本领域技术人员公知的，并且在多种出版物中公开，其包括例如An Introduction toBioCeramics，L.Hench和J.Wilson编辑，World Scientific，NewJersey(1993)。
本发明部分地涉及对生物活性材料具有与常规磨削材料相比的许多出乎意料的优点的发现。例如，除上述的生物学特性(如，抗炎、抗微生物、抗刺激、抗氧化和/或创伤愈合作用)之外，这些材料可具有优于目前用于手动洗擦产品或皮肤磨削系统的磨削材料的最佳性能特性。例如，生物活性玻璃和陶瓷在除去皮肤表面的有效性方面至少与目前使用的最好的磨削材料如氧化铝一样好，并且具有比其它磨削材料如碳酸氢钠优异得多的磨削特征。另外，对于用于皮肤磨削设备，生物活性材料具有优异的流动性，提供对这种设备的优异的耐阻塞性。与之形成鲜明对照的是，标准的市售磨削材料如氧化铝和碳酸氢钠经常阻塞皮肤磨削机。不限于任何特定的理论，据信某些生物活性材料的改善的性能至少部分是因为这些生物活性材料的几何学和表面特征以及降低的湿度敏感性和降低的使用过程中粒子和设备的静电荷聚积。生物活性材料如生物活性玻璃和生物活性陶瓷可用于多种皮肤磨削系统中，如在美国专利6,511,486中所述的那些。
生物活性材料实现精确粒子尺寸的能力也是有利的。生物活性材料可以以宽范围的磨粒或粒子尺寸制造。例如用于制造生物活性玻璃和陶瓷的制造工艺可以相对精确地控制所得的粒子尺寸和实际的这种粒子的均匀性。通过不同的生产技术，还有可能制造具有不同形状如研磨后的粒子、球体、薄片、和纤维的生物活性玻璃和生物活性陶瓷。因此，可得到包括具有不同纵横比的粒子的粉末。这些方法还可用于生物惰性玻璃和生物惰性陶瓷，以控制粒子的粒径和均匀性以及形状。
根据本发明的一个方面，用于磨削材料和用于皮肤磨削设备的优选尺寸为约102微米或约122微米，对应于用于皮肤磨削设备中的标准粒子尺寸。然而，较大的或较小的粒子尺寸可用于能够处理其它粒子尺寸的设备中。手动磨削材料(如，面部洗擦)用的粒子尺寸通常超过200微米，优选超过400微米，更优选约600微米。最高为1-4mm的粒子尺寸还适合作为手动磨削材料，特别是用于非面部区域。然而，应该理解其它的粒子尺寸和不同尺寸和粒径分布的粒子的混合物也处在本发明的范围内。
本发明还提供磨削材料组合物，其包括使磨削材料效果和生物活性效果达最优化的粒子尺寸的组合。例如，相对小的生物活性玻璃或陶瓷粒子(如，小于10微米，或甚至小于约5微米)可与较大的粒子尺寸(如，超过约50微米，或甚至超过约100微米)组合。相对小的粒子可以提供优异的生物活性效果，而相对大的粒子提供优异的磨削效果。如果期望，可将较小的粒子结合到较大粒子的表面上，以减少或消除潜在的较小粒子的“粉尘”效果。这种结合可通过例如烧结或使用粘合剂实现。
生物活性材料的另外的优点包括与许多现有的磨削材料如碳酸氢钠和盐相比的相对不溶的性质。生物活性玻璃和陶瓷的示例性实施方案在水性环境下是稳定的。
本发明还提供作为生物惰性材料(如，硼硅玻璃、氧化铝陶瓷)和本文所述的生物活性玻璃或陶瓷的混合物的组合物。这种混合物允许这些生物活性材料在机械、化学和生物学特性方面的变化，如硬度、抗水性、化学稳定性、和提供生物活性效果和磨削效果之间的有利组合的总体生物活性。同时，这种混合物还降低总体吸水性，其可使可能的磨削设备的阻塞最小化。可通过将单独组分混合在一起制造这种混合物。
可通过标准或特殊的熔融和粉碎过程制造熔融由来的生物活性玻璃和生物活性陶瓷。这种过程包括例如在由气或电加热机加热的陶瓷或铂坩埚或罐中熔融、干磨(如，滚筒研磨和空气喷射研磨)和湿磨(如，磨碎机)。溶胶-凝胶法可单独、或与这些其它粉碎法组合用于制造这些组合物。这种粉碎法可制造不同范围的粒径分布(如d50值小于500微米、小于200微米、小于100微米、小于50微米、小于10微米、或甚至小于2微米)。
本发明还包括复合材料，如具有与生物活性或生物惰性陶瓷或玻璃粒子组合的生物活性或生物惰性纳米粒子如TiO2、ZnO、CeO、和/或羟磷灰石的陶瓷玻璃复合材料。优选地，为了使结块和可能的吸入最小化，这种纳米粒子组合物应该为结合的形式，以减少或消除这些潜在问题。纳米粒子可提供产生特别好的磨削效果的结构化表面。纳米粒子可熔融在玻璃或陶瓷粒子表面上，通过使用烧结法，或替代性性地可使用溶胶-凝胶涂覆法。这种组合物还可以通过使用羟磷灰石提供矿物聚积效果。
本发明的其它实施方案提供覆层的生物活性粒子和生物惰性粒子上的生物活性涂层。这可以通过例如基于有机或无机原料的溶胶-凝胶法实现。这提供增强的抗炎、抗微生物、抗氧化效果，和例如矿物聚积效果。粉末的其它类型的表面改性如硅烷化处理提供增强的吸湿性和不堵塞特性。因此，这种组合物提供良好的流动性并且可减少或消除皮肤磨削设备的阻塞。其它涂层可包括溶胶-凝胶由来的玻璃作为用于非溶胶-凝胶由来的玻璃或陶瓷的涂层。这种溶胶-凝胶涂层组合物表现出前述的有利效果。可通过将溶胶-凝胶溶液喷雾在粒子上或通过将粒子直接在溶胶-凝胶溶液中混合对粉末进行涂布。随后加热使溶胶-凝胶交成玻璃并将其固定在生物惰性粒子表面上。
本发明的磨削材料组合物还可包括其它所谓的“活性的”有机或无机材料如香料、抗刺激剂、抗微生物剂和抗炎物质和/或其它生理学可接受的物质如载体、赋形剂、稀释剂、防腐剂、缓冲剂和/或溶剂。这些组合物还可以被包括在药物制剂中，特别是与皮肤学护理有关的那些。另外，可通过使用例如内在着色的粉末或通过用医用级有机或无机药物使粉末着色赋予这些组合物以颜色。
申请人还出人意料地发现其它生物活性材料可以提供如上面描述的那些生物学特性，因此可用作磨削材料。这种生物活性材料包括但不限于：释放锌的化合物如包含锌的生物活性玻璃和陶瓷、氧化锌粉末、和硬脂酸锌；包含二氧化硅的生物活性玻璃或陶瓷；释放银的生物活性玻璃或陶瓷；释放铜的生物活性玻璃或陶瓷；释放镁的生物活性玻璃或陶瓷；羟磷灰石；和无机盐或氧化物如铜、锌、银、镁、和其它生物活性金属络合物、和陶瓷玻璃复合材料。
除了涉及皮肤磨削的实施方案之外，本文中公开的磨削材料和方法还适合于磨削其它表面，包括但不限于动物特别是哺乳动物如人的皮肤、头皮、手指甲、脚趾甲、牙齿、舌头或其它体表或体腔。所有的上述材料都可以良好地用于医用冲洗装置和过程中，包括伤口护理和体腔、体表、和身体开口的清洗。这些生物活性和生物惰性材料可被包括在多种溶液中，所述溶液包括例如乳液、水系溶液、和含胶原蛋白的溶液。另外这些材料可用于组织切割装置、溶液和过程中，以提供组合的磨削和生物学的特性和效果。另外，这些材料还可以被包括在用于口腔或其它应用的water pic型装置中。
本发明还提供包括具有一种和多种以下有利特性的无毒的、生物惰性玻璃和陶瓷的磨削材料：良好的磨削效果、减少或消除潜在的有害小粒子(即，“细粒”)、减少或消除对皮肤磨削设备的阻塞、用于施用涂层(如，杀菌剂、洗液、维生素)的相对大的表面积；和相对廉价和简单的制造方法。
在优选实施方案中，这种生物惰性玻璃和陶瓷基本上为非圆形的。在其它的优选实施方案中，这种生物惰性玻璃和陶瓷具有边缘。在其它的优选实施方案中，这种生物惰性玻璃和陶瓷既是基本上非圆形的又是具有边缘的。在其它的实施方案中，生物惰性玻璃和陶瓷具有不规则的形状和/或多个面。与圆形的粒子如玻璃珠相比和与不规则形状的氧化铝磨削材料相比，这种生物活性玻璃和陶瓷具有优异的磨削特性和其它特性。
这些生物惰性玻璃和陶瓷可包括但不限于硼硅玻璃、碱土玻璃和无碱硅酸铝玻璃。在示例性的实施方案中，硼硅玻璃可包括约50重量％到约85重量％的二氧化硅(SiO2)、约0重量％到约25重量％的氧化硼(B2O3)、约0重量％到约20重量％的氧化铝(Al2O3)、约0重量％到约15重量％的氧化钠(Na2O)、约0重量％到约15重量％的氧化钾(K2O)。示例性的实施方案还可包括氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钡(BaO)、氧化钛(TiO)、氧化锶(SrO)、氧化锆(ZrO2)、氧化锂(Li2O)、氧化锌(ZnO)、氧化磷(P2O5)、和氟(F)，单独的或组合的量少于约15重量％。另外，这些生物惰性玻璃和陶瓷可掺杂有赋予玻璃或陶瓷以颜色的化合物或组合物。赋予颜色的物质可包括元素如Ag、Au、V、Cr、Co、Cu、Er、Nd、Fe、Mn、Ni、Sm、Eu、U和Se，单独的或组合的量最大为约5重量％。也可使用赋予颜色的其它物质。
在某些实施方案中，不使用多组分的生物惰性玻璃或陶瓷，而使用氧化硅玻璃或陶瓷作为唯一组分。在某些实施方案中，生物惰性玻璃可经过陶瓷化处理(ceramized)。
申请人令人惊讶地发现这些生物惰性玻璃和陶瓷具有超过常规磨削材料组合物如氧化铝和圆形粒子如玻璃珠的许多优点。与氧化铝和圆形粒子相比，本发明的生物惰性玻璃和陶瓷具有至少一种以下的益处：良好的磨削效果、减少或消除潜在的有害小粒子(即，“细粒”)、减少或消除对皮肤磨削设备的阻塞、用于施用涂层(如，杀菌剂、洗液、维生素)的相对大的表面积；和相对廉价和简单的制造方法。另外，本发明的生物惰性玻璃和陶瓷可能降低与标准的氧化铝系磨削材料相关的可能的急性健康危险性，如眼、鼻和喉的刺激性以及可能的慢性健康危险性如肺损伤。另外，因为本发明的组合物包括最多为约20重量％的氧化铝，可减少对于铝和疾病如阿尔茨海默病之间的可能的关联的担忧。
生物惰性玻璃和陶瓷的结晶稳定性和熔融特性可允许以连续的相对低成本的方法将这种玻璃和陶瓷在标准高容量耐火玻璃罐中熔融。这些方法中所用的原料也可以相对低的成本得到。另外，这些生物惰性和陶瓷具有特定的熔融粘度和低的耐火侵蚀性。通过压制或简单地浇铸在水中，该熔化过程可以制造“带状物”或“玻璃料”。这些带状物或玻璃料可以在例如辊磨机、空气磨机或磨碎机中粉碎到适当的粒子尺寸和分布。
这些方法可用于制造具有基本上非圆形表面的玻璃和陶瓷粒子。例如，与圆形的玻璃珠相比，这种非圆形的表面具有明显更大的表面积-体积比。这些非圆形的粒子比基本上圆形的粒子提供大得多的磨削效果。
可以通过使用标准的过筛方法或本领域中已知的其它技术诸如例如风选过筛(wind sieving)控制和改变这些生物惰性玻璃和陶瓷的尺寸分布。另外，非常小的玻璃和陶瓷粒子可经过烧结(通过热处理)到较大粒子的表面上，以减少游离小粒子的量。也可以通过wind sieving或通过使用沉降法减少细粒子的存在。
如果使用湿磨或混合技术，可以通过干燥处理控制粒子的结块。干燥处理可包括例如在标准炉中的常规干燥、喷雾干燥、真空干燥、冷冻干燥、超临界干燥和微波干燥。这些干燥处理还可以用于减少细粒子的产生和存在。
在本发明的一个实施方案中，生物惰性玻璃和陶瓷具有高的表面积-体积比，其提供了极好的用于涂布这些玻璃和陶瓷的表面。与常规的磨削材料如氧化铝相比，和与基本上圆形的和光滑的磨削材料如玻璃珠相比，这些生物惰性玻璃和陶瓷提供优异的涂覆表面。涂层可包括但不限于抗微生物剂(如抗菌剂)、洗液、维生素和/或色料。本发明的某些实施方案包括具有多孔性、中等多孔性、或高度多孔性的表面的生物惰性玻璃，进一步增加相对的表面积-体积的比。多孔性生物惰性玻璃的例子包括溶胶凝胶法制造的二氧化硅(如，SiO2)、可通过相分离和浸出制造的硼硅玻璃、和多孔性烧结玻璃(如，钠钙玻璃)。
可通过将玻璃或陶瓷粉末与液体硅烷混合(硅烷化)施用涂层。玻璃或陶瓷粉末也可与包含有机或无机抗微生物组合物如三氯生(triclosan)或银、锌或铜的盐的抗微生物剂悬浮液混合。可在混合过程中将多种类型的硅烷加入到玻璃或陶瓷粉末中，以得到所需的涂层。在示例性的实施方案中，涂层材料可包括最多约15重量％的玻璃或陶瓷粒子。可以调节这个量以适应玻璃或陶瓷粒子的比表面积和所需的涂层厚度。可以在干燥处理之前或之后施用涂层。也可使用本领域中已知的其它涂布技术(如喷涂)。
在使用中，这些生物惰性玻璃和陶瓷提供极好的磨削效果。另外，这件生物惰性玻璃和陶瓷表现出极好的流动性，使得它们特别适合于其中它们可减少或消除皮肤磨削设备阻塞的皮肤磨削设备中。
对于上述的生物活性玻璃和陶瓷以及生物惰性玻璃和陶瓷，期望使重金属如Pb、Cd、Hg、As和Sb的存在最小化。在本发明的一个实施方案中，这种重金属少于约300ppm。在优选实施方案中，这些重金属少于约100ppm，在更优选的实施方案中，少于约50ppm。
另外，对于生物活性和生物惰性玻璃和陶瓷，其都可用于储存和商业的目的，以减少这些组合物的生物负荷(bioburden)。这可以通过使用具有生物活性或具有抗微生物学特性的玻璃或陶瓷(如，包括Ag、Zn、或Cu的玻璃)实现、或通过为生物惰性玻璃或陶瓷提供抗微生物涂层实现。优选这些玻璃和陶瓷上的生物负荷小于约100CFU，更优选小于约10CFU。
以下实施例说明本发明的不同方面，其不应该被认为是以任何方式限制本发明的权利要求。
实施例
实施例1
配制具有以下组成的磨削材料：
100％的生物活性钠钙磷硅酸盐玻璃(具有约45％的SiO2、25％的Na2O、25％的CaO、和5％的P2O5)，d50值为122微米。该磨削材料组合物具有极好的生物活性和磨削特性，并且表现出极好的流动性，使其特别适合用于皮肤磨削设备。相比之下，标准的氧化铝系磨削组合物没有生物活性并且经常阻塞皮肤磨削设备。
实施例2
配制具有以下组成的磨削材料：
90重量％的硼硅玻璃(含约80.6％的SiO2、12.5％的B2O3、2.4％的Al2O3、3.4％的Na2O、0.5％的K2O，和少量的TiO2、CaO、和MgO和标准的精炼剂，都以重量计)，d50值为122微米。
10重量％的生物活性玻璃(相对组成与实施例1中使用的相同)，d50值为122微米。
该磨削材料组合物具有极好的生物活性和磨削特性，并且表现出极好的流动性，使其特别适合用于皮肤磨削设备。相比之下，标准的氧化铝系磨削组合物没有生物活性并且经常阻塞皮肤磨削设备。
实施例3
配制具有以下组成的磨削材料：
90重量％的硼硅玻璃(相对组成与实施例2中使用的相同)，d50值为122微米。
10重量％的生物活性玻璃(相对组成与实施例1中使用的相同)，d50值为10微米。
该磨削材料组合物具有极好的生物活性和磨削特性，并且特别适合用于手动皮肤磨削术组合物中或用作手动皮肤磨削术组合物。相比之下，标准的氧化铝系磨削组合物没有生物活性并且经常引起皮肤刺激。
实施例4
配制具有以下组成的磨削材料：
90重量％的硼硅玻璃(相对组成与实施例2中使用的相同)，d50值为122微米。
10重量％的生物活性玻璃(相对组成与实施例1中使用的相同)，d50值为122微米。
该磨削材料组合物具有极好的生物活性和磨削特性，并且表现出极好的流动性，使其特别适合用于皮肤磨削设备。相比之下，标准的氧化铝系磨削组合物没有生物活性并且经常阻塞皮肤磨削设备。
实施例5
配制具有以下组成的磨削材料：
90重量％的硼硅玻璃(相对组成与实施例2中使用的相同)，d50值为102微米。
5重量％的生物活性玻璃(相对组成与实施例1中使用的相同)，d50值为50微米。
5重量％的含香料的纳米孔性硼硅玻璃(“Bioran”)，d50值为50微米。
该磨削材料组合物具有极好的生物活性和磨削特性。
实施例6
配制具有以下组成的磨削材料：
80重量％的氧化铝，d50值为122微米。
20重量％的生物活性玻璃(相对组成与实施例1中使和的相同)，d50值为122微米。
该磨削材料组合物具有极好的生物活性和磨削特性，并且很适合用于皮肤磨削设备。
实施例7
配制具有以下组成的磨削材料：
80重量％的天然镁铝硅酸盐，d50值为122微米
20重量％的生物活性玻璃(相对组成与实施例1中使用的相同)，d50值为122微米。
该磨削材料组合物具有极好的生物活性和磨削特性，并且表现出极好的流动性，使其特别适合用于皮肤磨削设备。相比之下，标准的氧化铝系磨削组合物没有生物活性并且经常阻塞皮肤磨削设备。
实施例8
配制具有以下组成的磨削材料
100％的生物活性磷酸盐玻璃(具有约66.5％的P2O5、6.2％的Al2O3、12.5％的Na2O、7.5％的CaO、和7.5％的ZnO)，d50值为122微米。该磨削材料组合物具有极好的生物活性和磨削特性，并且表现出极好的流动性，使其特别适合用于皮肤磨削设备。相比之下，标准的氧化铝系磨削组合物没有生物活性并且经常阻塞皮肤磨削设备。
实施例9
配制具有以下组成的磨削材料：
100％的生物活性玻璃陶瓷(相对组成与实施例1中使用的相同)，d50值为122微米，其中结晶相为总量大于30体积％的硅酸钙钠。该磨削材料组合物具有极好的生物活性和磨削特性，并且表现出极好的流动性，使其特别适合用于皮肤磨削设备。相比之下，标准的氧化铝系磨削组合物没有生物活性并且经常阻塞皮肤磨削设备。
本领域技术人员应该认识到，可进行改进和变动而不脱离本发明的精神实质。因此，本发明包括所有的这种变动和改进，其都落入附加的权利要求中。
实施例10
配制具有以下重量组成和d50值为122微米的硼硅玻璃磨削材料：
SiO2-80.6％
B2O3-12.5％
Al2O3-2.4％
Na2O-3.4％
K2O-0.5％
和少量的TiO2、CaO、和MgO和标准的精炼剂。
该磨削材料组合物具有极好的磨削特性，并且表现出极好的流动性，使其特别适合用于皮肤磨削设备。
实施例11
配制具有以下重量组成和d50值为122微米的硼铝硅酸盐玻璃磨削材料：
SiO2-75.0％
B2O3-10.5％
Al2O3-5.3％
Na2O-7.0％
CaO-1.4％
BaO-0.54％
和少量的K2O、TiO2和MgO和标准的精炼剂。
该磨削材料组合物具有极好的磨削特性，并且表现出极好的流动性，使其特别适合用于皮肤磨削设备。
实施例12
将实施例10的硼硅玻璃组合物与0.5重量％的硅烷混合以产生减少或消除阻塞的表面硅烷化。
实施例13
以下表1提供具有高化学稳定性的低成本的生物惰性玻璃另外的实施例。所有组分都以重量％表示。
  玻璃1   玻璃2   玻璃3   玻璃4   玻璃5   玻璃6   玻璃7
  SiO2   75.0   70.0   80.5   68.9   57.0   72.3   54.9
  B2O3   10.4   11.2   12.7   1.0   8.0   8.0
  A12O3   5.3   2.4   4.0   17.0   1.0   13.8
  Na2O   7.0   9.5   3.5   12.6   14.2   0.9
  K2O   0.05   7.3   0.6   3.2   0.2   0.2
  LiO2
  CaO   1.4   0.2   0.02   5.05   2.0   8.0   20.8
  MgO   0.02   0.01   2.65   5.0   4.0   1.2
  BaO   0.54   1.35   0.02   2.08   3.3   0.2
  SrO   6.0
  TiO2   0.03   0.2   0.03
  ZrO2   0.05   1.0
  少量组分   到等于100％   到等于100％   到等于100％   到等于100％   到等于100％   到等于100％   到等于100％
这些磨削材料组合物中的每一个都具有极好的磨削特性，并且表现出极好的流动性，使它们特别适合用于皮肤磨削设备。
实施例14
将实施例13中的d50值为100微米的玻璃6的玻璃粉末与AgNO3的水溶液(水溶液中AgNO3的浓度为6重量％)混合。将水溶液与玻璃粉末混合，使得水溶液占混合物重量的约5％。将该混合物在550℃的炉中干燥2小时。加热过程使银离子可穿透玻璃表面。得到的玻璃粉末具有极好的抗微生物学特性。

Claims (50)

1.用于磨削人或动物组织的磨削材料，包括选自由生物活性玻璃和生物活性陶瓷组成的组中的生物活性材料。
2.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括生物活性玻璃。
3.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括生物活性陶瓷。
4.权利要求3的磨削材料，其中生物活性材料包括钠、钙、和硅。
5.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括约30重量％到约96％重量％的二氧化硅氧化物(SiO2)、约0重量％到约35重量％的氧化钠(Na2O)、约4重量％到约46重量％的氧化钙(CaO)、和约1重量％到约15重量％的氧化磷(P2O5)。
6.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括约1重量％到约15重量％的氧化磷(P2O5)、约0重量％到约25重量％的氧化锌(ZnO)、约0重量％到约35重量％的氧化钠(Na2O)、和约0重量％到约10重量％的Al2O3。
7.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括约0重量％到约30％重量％的氧化钠(Na2O)、约0重量％到30重量％的氧化钾(K2O)、约4重量％到约46重量％的氧化钙(CaO)、约10重量％到约70重量％的氧化磷(P2O5)、和约0重量％到约10重量％的氧化铝(Al2O3)。
8.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括释放锌的化合物。
9.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括释放银的化合物。
10.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括释放铜的化合物。
11.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括释放镁的化合物。
12.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括选自由铜、锌、银和镁组成的组中的无机盐或氧化物。
13.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料提供抗炎效果。
14.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料提供抗微生物效果。
15.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料提供抗氧化效果。
16.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料促进或改善创伤愈合。
17.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料提供抗炎效果。
18.权利要求1的磨削材料，其中动物组织为人皮肤。
19.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括含无机生物活性材料的粉末混合物。
20.权利要求1的磨削材料，其中生物活性材料包括结合于较大粒子的小粒子。
21.医用冲洗过程用组合物，其包括生物活性材料。
22.权利要求21的组合物，其中生物活性材料提供磨削效果和生物学效果。
23.权利要求22的组合物，其中所述过程包括创伤护理。
24.用于磨削人或动物组织的方法，包括使组织与生物活性材料接触。
25.操作皮肤磨削设备的方法，包括使用该设备将包括生物活性材料的磨削材料施用于人或动物组织，从而皮肤磨削设备的阻塞显著低于使用不含生物活性材料的磨削材料时发生的阻塞。
26.制造用于磨削人或动物组织的磨削材料的方法，包括将生物活性材料与至少一种其它生理学可接受的物质混合以制造磨削材料。
27.用于磨削人或动物组织的磨削材料，包括基本上非圆形的生物惰性玻璃或陶瓷粒子。
28.包括生物惰性玻璃粒子的用于磨削人或动物组织的磨削材料，所述生物惰性玻璃粒子包括约50重量％到约85重量％的二氧化硅(SiO2)、约0重量％到约25重量％的氧化硼(B2O3)、约0重量％到约20重量％的氧化铝(Al2O3)、和约0重量％到约15重量％的氧化钠(Na2O)。
29.权利要求28的磨削材料，另外包括约0重量％到约15重量％的氧化钾(K2O)。
30.权利要求28的磨削材料，另外包括单独的或组合的量最大为约15重量％的选自由氧化钾(K2O)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钡(BaO)、氧化钛(TiO)、氧化锶(SrO)、氧化锆(ZrO2)和氟(F)组成的组中的化合物。
31.权利要求28的磨削材料，另外包括单独的或组合的量少于约5重量％的选自下组中的赋予颜色的元素：Ag、Au、V、Cr、Co、Cu、Er、Nd、Fe、Mn、Ni、Sm、Eu、U和Se。
32.权利要求27的磨削材料，另外包括涂层。
33.权利要求28的磨削材料，另外包括涂层。
34.权利要求33的磨削材料，其中涂层选自由抗微生物剂、洗液、维生素和赋予颜色的物质组成的组中。
35.权利要求34的磨削材料，其中涂层包括抗微生物剂。
36.权利要求35的磨削材料，其中抗微生物剂具有抗菌特性并且以消除或减少细菌存在的量存在。
37.权利要求33的磨削材料，其中涂层通过硅烷化方法施用。
38.权利要求33的磨削材料，其中涂层通过喷涂方法施用。
39.权利要求28的磨削材料，另外包括选自由Ag、Zn、或Cu组成的组中的离子，其中所述磨削材料具有抗微生物特性。
40.权利要求39的磨削材料，其中所述磨削材料包括Ag离子。
41.权利要求28的磨削材料，另外包括AgNO3。
42.权利要求27的磨削材料，其中所述磨削材料通过溶胶-凝胶法制造。
43.权利要求28的磨削材料，其中所述磨削材料通过溶胶-凝胶法制造。
44.用于磨削人或动物组织的方法，包括使组织与权利要求27或28的磨削材料接触。
45.用于磨削人或动物组织的方法，包括使组织与权利要求27或28的磨削材料接触，其中磨削效果优于由氧化铝磨削材料提供的磨削效果。
46.用于磨削人或动物组织的方法，包括使组织与权利要求27或28的磨削材料接触，其中磨削效果优于由基本上为圆形的玻璃珠提供的磨削效果。
47.制造用于磨削人或动物组织的磨削材料的方法，包括将权利要求27或28的磨削材料与涂层材料混合。
48.权利要求47的方法，其中涂层材料选自由抗微生物剂、洗液、维生素和赋予颜色的物质组成的组中。
49.操作皮肤磨削设备的方法，包括使用设备将包括生物惰性玻璃或陶瓷的磨削材料施用于人或动物组织，从而皮肤磨削设备的阻塞低于使用常规氧化铝材料时发生的阻塞。
50.权利要求27的磨削材料，其中粒子主要包括二氧化硅。
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