बायोएक्टिव ग्लास

बायोएक्टिव ग्लास सतह प्रतिक्रियाशील कांच सिरेमिक बायोमैटेरियल का एक समूह है और इसमें मूल बायोएक्टिव ग्लास, बायोग्लास® 45S5 सम्मिलित हैं. इन चश्मों की जैव अनुकूलता और जैविक गतिविधि ने उन्हें रोगग्रस्त या क्षतिग्रस्त हड्डियों की मरम्मत और बदलने के लिए मानव शरीर में प्रत्यारोपण(दवा) चिकित्सा उपकरण के रूप में उपयोग करने के लिए प्रेरित किया है। अधिकांश बायोएक्टिव ग्लास सिलिकेट आधारित ग्लास होते हैं जो शरीर के तरल पदार्थों में सड़ने योग्य होते हैं और उपचार के लिए फायदेमंद आयन देने के लिए एक वाहक के रूप में कार्य कर सकते हैं। बायोएक्टिव ग्लास को अन्य कृत्रिम बोन ग्राफ्टिंग बायोमैटेरियल्स(जैसे हाइड्रॉक्सियापटाइट, बाइफैसिक कैल्शियम फॉस्फेट, कैल्शियम सल्फेट) से अलग किया जाता है, क्योंकि यह एंटी-इनफेक्टिव और वाहिकाजनक गुणों वाला एकमात्र तत्व है।

खोज और विकास
फ्लोरिडा विश्वविद्यालय में लैरी हेन्च और उनके सहयोगियों ने पहली बार 1969 में इन सामग्रियों को विकसित किया था और उन्हें इंपीरियल कॉलेज लंदन में उनकी शोध टीम और दुनिया भर के अन्य शोधकर्ताओं द्वारा विकसित किया गया है। हेन्च ने 1968 में यूनाइटेड स्टेट्स आर्मी मेडिकल रिसर्च एंड डेवलपमेंट कमांड को एक प्रस्ताव परिकल्पना प्रस्तुत करके विकास शुरू किया, जो शरीर के धातु या बहुलक सामग्री को अस्वीकार करने के सिद्धांत पर आधारित था, जब तक कि यह हड्डी में पाए जाने वाले हाइड्रॉक्सीपैटाइट की एक परत बनाने में सक्षम नहीं था। हेन्च और उनकी टीम ने एक वर्ष के लिए कोष प्राप्त किया, और 45S5 संरचना के निर्माण के लिए विकास शुरू किया। बायोग्लास® नाम को फ्लोरिडा विश्वविद्यालय द्वारा मूल 45S5 रचना के नाम के रूप में ट्रेडमार्क किया गया था। इसलिए इसका उपयोग केवल 45S5 संरचना के संदर्भ में किया जाना चाहिए न कि बायोएक्टिव ग्लास के लिए सामान्य शब्द के रूप में।

चरण आरेख के उपयोग के माध्यम से, हेन्च ने में 45%, 24.5% , 24.5% , और  में 6%  और अत्यधिक मात्रा में   अभिक्रिया का परिक्षण किया। फ्लोरिडा विश्वविद्यालय के डॉ. टेड ग्रीनली द्वारा विकसित ग्लास को छह सप्ताह के लिए चूहों की ऊरु हड्डी में डालने के लिए छोटे आयताकार प्रत्यारोपण में डाला गया, पिघलाया गया और डाला गया। छह सप्ताह के बाद, डॉ. ग्रीनली ने बताया कि ये सिरेमिक प्रत्यारोपण हड्डी से बाहर नहीं आएंगे। वे जगह-जगह बंधे हुए हैं। मैं उन्हें धक्का दे सकता हूं, मैं उन्हें मार सकता हूं और वे हिलते नहीं हैं। नियंत्रण आसानी से बाहर निकल जाते हैं। ये निष्कर्ष 1971 में 45S5 बायोएक्टिव ग्लास पर पहले पृष्ठ का आधार थे, जिसमें सारांशित किया गया था कि कैल्शियम और फॉस्फेट आयन की कमी वाले समाधान में कृत्रिम परिवेशीय प्रयोगों में हाइड्रॉक्सीपैटाइट की एक विकसित परत दिखाई दी, जो बाद में डॉ. ग्रीनली द्वारा विवो में देखे गए हाइड्रॉक्सीपैटाइट के समान थी।

पशु परीक्षण
एम्स्टर्डम, नीदरलैंड के वैज्ञानिकों ने बायोएक्टिव ग्लास के क्यूब्स लिए और उन्हें 1986 में गिनी सूअरों के टिबिया में प्रत्यारोपित किया। आरोपण के 8, 12 और 16 सप्ताह के बाद, गिनी सूअरों को इच्छामृत्यु दी गई और उनके टिबिया काटे गए। इम्प्लांट और टिबिया को तब हड्डी की सीमा तक इम्प्लांट के यांत्रिक गुणों को निर्धारित करने के लिए एक कतरनी शक्ति परीक्षण के अधीन किया गया था, जहां यह 5 N/mm की कतरनी शक्ति पाया गया था। 2। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ने दिखाया कि सिरेमिक प्रत्यारोपण में हड्डी के अवशेष मजबूती से उनसे जुड़े हुए थे। आगे की ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी ने प्रत्यारोपण के क्षेत्र के भीतर हड्डी की कोशिका और रक्त वाहिका की वृद्धि का खुलासा किया जो हड्डी और प्रत्यारोपण के बीच जैव-अनुकूलता का प्रमाण था।

जीवित हड्डी के ऊतकों के साथ एक मजबूत बंधन बनाने के लिए बायोएक्टिव ग्लास पहली सामग्री थी।

संरचना
ठोस अवस्था परमाणु चुंबकीय अनुनाद अनाकार ठोस की संरचना का निर्धारण करने में बहुत उपयोगी रहा है। द्वारा बायोएक्टिव चश्मे का अध्ययन किया गया है 29सी और 31पी सॉलिड स्टेट जादू कोण कताई एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी। एमएएस एनएमआर से रासायनिक बदलाव कांच में मौजूद रासायनिक प्रजातियों के प्रकार का संकेत है। up>29Si MAS NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी से पता चला कि बायोग्लास 45S5 Q3 की थोड़ी मात्रा के साथ एक Q2 प्रकार-संरचना थी; यानी, कुछ क्रॉसलिंक्स के साथ सिलिकेट चेन। ऊपर>31P MAS NMR ने मुख्य रूप से Q0 प्रजातियों का खुलासा किया; यानी, पीओ43−; बाद के एमएएस एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी मापन ने दिखाया है कि सी-ओ-पी बांड पता लगाने योग्य स्तर से नीचे हैं

रचनाएं
मूल रचना पर कई भिन्नताएं हैं जो कि खाद्य एवं औषधि प्रशासन(एफडीए) द्वारा अनुमोदित और बायोग्लास कहलाती थी। इस रचना को बायोग्लास 45S5 के रूप में जाना जाता है। अन्य रचनाओं में सम्मिलित हैं: * बायोग्लास 45S5: 45 wt% सिलिकॉन डाइऑक्साइड|SiO2, 24.5 wt% कैल्शियम ऑक्साइड, 24.5 wt% सोडियम ऑक्साइड|Na2O और 6.0 wt% फॉस्फोरस पेंटोक्साइड|P2O5. बायोग्लास | बायोग्लास®
 * बायोएक्टिव ग्लास S53P4: 53 wt% सिलिकॉन डाइऑक्साइड|SiO2, 23 wt% सोडियम ऑक्साइड|Na2O, 20 wt% कैल्शियम ऑक्साइड और 4 wt% फॉस्फोरस पेंटोक्साइड|P2O5.(S53P4 बायोएक्टिव ग्लास को बाधित करने वाला एकमात्र जीवाणु विकास है)।
 * 58S: 58 wt% सिलिकॉन डाइऑक्साइड|SiO2, 33 wt% कैल्शियम ऑक्साइड और 9 wt% फॉस्फोरस पेंटोक्साइड|P2O5.
 * 70S30C: 70 wt% सिलिकॉन डाइऑक्साइड|SiO2, 30 wt% कैल्शियम ऑक्साइड।
 * 13-93: 53 wt% सिलिकॉन डाइऑक्साइड|SiO2, 6 wt% सोडियम ऑक्साइड|Na2O, 12 wt% पोटैशियम ऑक्साइड|K2O, 5 wt% मैग्नीशियम ऑक्साइड, 20 wt% कैल्शियम ऑक्साइड, 4 wt% फॉस्फोरस पेंटोक्साइड|P2O5.

बायोग्लास 45S5
रचना को मूल रूप से मोटे तौर पर गलनक्रांतिक होने के कारण चुना गया था। 45S5 नाम ग्लास को 45 wt.% SiO के साथ दर्शाता है2 और कैल्शियम और फॉस्फोरस का 5:1 मोलर अनुपात। निचला सीए/पी अनुपात हड्डी से बंधता नहीं है। बायोग्लास की प्रमुख संरचना विशेषता यह है कि इसमें 60 mol% SiO से कम होता है2, उच्च द2ओ और सीएओ सामग्री, उच्च सीएओ / पी2O5 अनुपात, जो बायोग्लास को जलीय माध्यम और बायोएक्टिव के लिए अत्यधिक प्रतिक्रियाशील बनाता है।

उच्च बायोएक्टिविटी बायोग्लास का मुख्य लाभ है, जबकि इसके नुकसान में यांत्रिक कमजोरी, अनाकार 2-आयामी ग्लास नेटवर्क के कारण कम फ्रैक्चर प्रतिरोध सम्मिलित है। अधिकांश बायोग्लास की झुकने की शक्ति 40-60 मेगापास्कल की सीमा में है, जो लोड-बेयरिंग एप्लिकेशन के लिए पर्याप्त नहीं है। इसका यंग मापांक 30-35 GPa है, जो कॉर्टिकल हड्डी के बहुत करीब है, जो एक फायदा हो सकता है। बायोग्लास इम्प्लांट्स का उपयोग गैर-लोड-असर वाले अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, दबे हुए इम्प्लांट्स को थोड़ा या संकुचित रूप से लोड किया जाता है। बायोग्लास का उपयोग समग्र सामग्रियों में या पाउडर के रूप में बायोएक्टिव घटक के रूप में भी किया जा सकता है और कोकीन के दुरुपयोग के कारण होने वाले छिद्रों के इलाज के लिए एक कृत्रिम पट बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इसका कोई ज्ञात दुष्प्रभाव नहीं है।

प्रवाहकीय श्रवण हानि के उपचार के रूप में, बायोग्लास 45S5 का पहला सफल सर्जिकल उपयोग मध्य कान में अस्थि-पंजर के प्रतिस्थापन में किया गया था। 45S5 का लाभ रेशेदार ऊतक बनाने की प्रवृत्ति में नहीं है। दांत निकालने के बाद जबड़े में आरोपण के लिए अन्य उपयोग शंकु में होते हैं। बायोग्लास 45S5 से बनी समग्र सामग्री और रोगी की अपनी हड्डी का उपयोग हड्डी के पुनर्निर्माण के लिए किया जा सकता है।

बायोग्लास अन्य ग्लासों की तुलना में तुलनात्मक रूप से नरम होता है। इसे मशीनीकृत किया जा सकता है, अधिमानतः हीरे के औजारों के साथ, या पीसकर पाउडर बनाया जा सकता है। बायोग्लास को शुष्क वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए, क्योंकि यह आसानी से नमी को अवशोषित करता है और इसके साथ प्रतिक्रिया करता है।

बायोग्लास 45S5 का निर्माण पारंपरिक कांच बनाने की तकनीक द्वारा किया जाता है, जिसमें संदूषण से बचने के लिए प्लेटिनम या प्लेटिनम मिश्र धातु क्रूसिबल का उपयोग किया जाता है। संदूषक जीव में रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता में हस्तक्षेप करेंगे। सामग्री के उच्च तापीय विस्तार के कारण थोक भागों को बनाने में एनीलिंग(ग्लास) एक महत्वपूर्ण कदम है।

बायोग्लास का ताप उपचार वाष्पशील क्षार धातु ऑक्साइड सामग्री को कम करता है और ग्लास मैट्रिक्स में एपेटाइट क्रिस्टल को अवक्षेपित करता है। परिणामी ग्लास-सिरेमिक सामग्री, जिसे सेराविटल कहा जाता है, में उच्च यांत्रिक शक्ति और निम्न जैव-सक्रियता होती है।

बायोग्लास S53P4
S53P4 का सूत्र पहली बार 1990 के दशक की शुरुआत में तुर्कू, फ़िनलैंड में Åbo अकादमी विश्वविद्यालय और तुर्कू विश्वविद्यालय में विकसित किया गया था। इसने 2011 में जीर्ण ऑस्टियोमाइलाइटिस के उपचार में बोन कैविटी फिलिंग में उपयोग के लिए उत्पाद का दावा प्राप्त किया है। S53P4 150 से अधिक प्रकाशनों के साथ बाजार में सबसे अधिक अध्ययन किए गए बायोएक्टिव ग्लास में से एक है।

जब S53P4 बायोएक्टिव ग्लास को बोन कैविटी में रखा जाता है, तो यह ग्लास को सक्रिय करने के लिए शरीर के तरल पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है। इस सक्रियण अवधि के दौरान, बायोएक्टिव ग्लास रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से चला जाता है, जिससे हड्डी के लिए ओस्टियोकंडक्शन के माध्यम से पुनर्निर्माण के लिए आदर्श स्थिति बनती है।


 * Na, Si, Ca और P आयन निकलते हैं।
 * बायोएक्टिव कांच की सतह पर सिलिका जेल की परत बन जाती है।
 * सीएपी क्रिस्टलीकृत होकर बायोएक्टिव ग्लास की सतह पर हाइड्रॉक्सीपैटाइट की एक परत बनाता है।

एक बार हाइड्रॉक्सीपैटाइट परत बनने के बाद, बायोएक्टिव ग्लास जैविक संस्थाओं, यानी रक्त प्रोटीन, विकास कारक और कोलेजन के साथ संपर्क करता है। इस संवादात्मक, ओस्टियोकंडक्टिव और ओस्टियोस्टिम्युलेटिव प्रक्रिया के बाद, बायोएक्टिव ग्लास संरचनाओं पर और उनके बीच नई हड्डी बढ़ती है।


 * बायोएक्टिव ग्लास हड्डी से जुड़ता है - नई हड्डी के निर्माण को सुगम बनाता है।
 * ओस्टियोस्टिम्यूलेशन हड्डी की रीमॉडेलिंग दर को बढ़ाने के लिए ओस्टियोजेनिक कोशिकाओं को उत्तेजित करके शुरू होता है।
 * बायोएक्टिव ग्लास की रेडियो-सघन गुणवत्ता पोस्ट-ऑपरेटिव मूल्यांकन की अनुमति देती है।

अंतिम परिवर्तनकारी चरण में, हड्डी पुनर्जनन और रीमॉडेलिंग की प्रक्रिया जारी रहती है। समय के साथ हड्डी पूरी तरह से पुन: उत्पन्न हो जाती है, जिससे रोगी की प्राकृतिक शारीरिक रचना बहाल हो जाती है।


 * हड्डी का जमना होता है।
 * S53P4 बायोएक्टिव ग्लास वर्षों की अवधि में हड्डी में फिर से तैयार होता रहता है।

बायोएक्टिव ग्लास S53P4 वर्तमान में बाजार पर एकमात्र बायोएक्टिव ग्लास है जो बैक्टीरिया के विकास को प्रभावी ढंग से बाधित करने के लिए सिद्ध हुआ है। S53P4 के जीवाणु विकास अवरोधक गुण दो युगपत रासायनिक और भौतिक प्रक्रियाओं से उत्पन्न होते हैं, जो एक बार बायोएक्टिव ग्लास शरीर के तरल पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है। सोडियम(Na) बायोएक्टिव ग्लास की सतह से निकलता है और pH(क्षारीय वातावरण) में वृद्धि को प्रेरित करता है, जो बैक्टीरिया के लिए अनुकूल नहीं है, इस प्रकार उनकी वृद्धि को रोकता है। जारी किए गए Na, Ca, Si और P आयन नमक की सघनता में वृद्धि के कारण आसमाटिक दबाव में वृद्धि को जन्म देते हैं, यानी एक ऐसा वातावरण जहां बैक्टीरिया नहीं पनप सकते। आज बायोएक्टिव ग्लास S53P4 का निर्माण और वितरण Bonalive® granules के उत्पाद नाम के तहत Bonalive Biomaterials(Turku, फिनलैंड) द्वारा किया जाता है। उत्पादों का उपयोग वयस्क और बाल रोगियों दोनों में हड्डी की गुहाओं, रिक्तियों और अंतराल को भरने के साथ-साथ हड्डी के दोषों के पुनर्निर्माण या पुनर्जनन के लिए किया जाता है। S53P4 बायोएक्टिव ग्लास का हड्डी के संक्रमण(जैसे सेप्टिक नॉन-यूनियन और क्रोनिक ऑस्टियोमाइलाइटिस) में सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है। ), ट्रॉमा, स्पाइन सर्जरी, बिनाइन बोन ट्यूमर और मास्टॉयड सर्जरी। बायोएक्टिव ग्लास S53P4 का उपयोग ग्लास फाइबर-प्रबलित समग्र प्रत्यारोपण में भी किया जाता है, जो तुर्कू, फ़िनलैंड(www.skulleimplants.com) में Skulle Implants Corporation द्वारा निर्मित हड्डी की सर्जरी के लिए होता है।

बायोग्लास 8625
Bioglass 8625, जिसे Schott 8625 भी कहा जाता है, एक सोडा लाइम गिलास है जिसका उपयोग इम्प्लांट(दवा) के कैप्सूलीकरण के लिए किया जाता है। माइक्रोचिप प्रत्यारोपण(पशु)मानव) और माइक्रोचिप इम्प्लांट(मानव)पशु) माइक्रोचिप इम्प्लांट में उपयोग के लिए बायोग्लास 8625 का सबसे आम उपयोग आरएफआईडी ट्रांसपोंडर के आवास में है। यह स्कॉट एजी द्वारा पेटेंट और निर्मित है। बायोग्लास 8625 का उपयोग कुछ पियर्सिंग के लिए भी किया जाता है।

Bioglass 8625 ऊतक या हड्डी से बंधता नहीं है, यह रेशेदार ऊतक encapsulation द्वारा जगह में आयोजित किया जाता है। आरोपण के बाद, कांच और ऊतक के बीच इंटरफेस पर एक कैल्शियम युक्त परत बनती है। अतिरिक्त एंटीमाइग्रेशन कोटिंग के बिना यह ऊतक में प्रवासन के अधीन है। एंटीमाइग्रेशन कोटिंग एक ऐसी सामग्री है जो कांच और ऊतक दोनों से बंधती है। Parylene, आमतौर पर Parylene टाइप C, अक्सर ऐसी सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। बायोग्लास 8625 में लोहे की एक महत्वपूर्ण सामग्री है, जो इन्फ्रारेड प्रकाश अवशोषण प्रदान करती है और प्रकाश स्रोत द्वारा सीलिंग की अनुमति देती है, उदा। एक नियोडिमियम लेसर|एनडी:याग लेज़र या पारा-वाष्प लैम्प। आयरन(III) ऑक्साइड की सामग्री|Fe2O3अधिकतम 1100 एनएम के साथ उच्च अवशोषण उत्पन्न करता है, और ग्लास को हरा रंग देता है। फ्लेम या कॉन्टैक्ट हीटिंग के बजाय इन्फ्रारेड रेडिएशन का उपयोग डिवाइस के संदूषण को रोकने में मदद करता है। आरोपण के बाद, कांच पर्यावरण के साथ दो चरणों में प्रतिक्रिया करता है, लगभग दो सप्ताह की अवधि में। पहले चरण में, क्षार धातु आयनों को कांच से निक्षालित किया जाता है और हाइड्रोन(रसायन) के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है; कैल्शियम आयनों की थोड़ी मात्रा भी सामग्री से अलग हो जाती है। दूसरे चरण के दौरान, सिलिका मैट्रिक्स में Si-O-Si बांड हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं, Si-OH समूहों पर समृद्ध जेल जैसी सतह परत उत्पन्न करते हैं। कैल्शियम फॉस्फेट से भरपूर पैसिवेशन(रसायन विज्ञान) धीरे-धीरे कांच की सतह पर बनता है, जिससे आगे की लीचिंग को रोका जा सकता है।

यह कई प्रकार के जानवरों पर नज़र रखने के लिए माइक्रोचिप्स में और हाल ही में कुछ मानव प्रत्यारोपणों में उपयोग किया जाता है। यूएस फूड एंड ड्रग एडमिनिस्ट्रेशन(एफडीए) ने 1994 में मनुष्यों में बायोग्लास 8625 के उपयोग को मंजूरी दी।

बायोग्लास 13-93
Bioglass 45S5 की तुलना में, सिलिकेट 13-93 बायोएक्टिव ग्लास SiO की उच्च संरचना से बना है2 और के सम्मिलित हैं2ओ और एमजीओ। यह Mo-Sci Corp. से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है या Na के मिश्रण को पिघलाकर सीधे तैयार किया जा सकता है2सीओ3, क2सीओ3, एमजीसीओ3, सीएसीओ3, एसआईओ2 और नाह2बाद में4 एह2प्लेटिनम क्रूसिबल में 1300 डिग्री सेल्सियस पर हे और स्टेनलेस स्टील प्लेटों के बीच शमन।

संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में विवो उपयोग के लिए 13-93 ग्लास को मंजूरी मिल गई है। इसमें अधिक सुस्पष्ट चिपचिपा प्रवाह व्यवहार होता है और तंतुओं में खींचे जाने पर क्रिस्टलीकरण की कम प्रवृत्ति होती है। robocasting या डायरेक्ट इंक 3डी प्रिंटिंग तकनीक के लिए स्याही बनाने के लिए 13-93 बायोएक्टिव ग्लास पाउडर को बाइंडर में फैलाया जा सकता है। साहित्य के विभिन्न कार्यों में परिणामी झरझरा मचानों के यांत्रिक गुणों का अध्ययन किया गया है।

लियू एट अल द्वारा अध्ययन में मुद्रित 13-93 बायोएक्टिव ग्लास मचान। परिवेशी वायु में सुखाया गया था, O के नीचे 600 °C तक प्रज्वलित किया गया था2 प्रोसेसिंग एडिटिव्स को हटाने के लिए वातावरण, और 700 डिग्री सेल्सियस पर 1 घंटे के लिए हवा में सिंटर किया गया। प्राचीन नमूने में, आनमनी सार्मथ्य (11 ± 3 एमपीए) और आनमनी मापांक (13 ± 2 एमपीए) trabecula के न्यूनतम मूल्य के बराबर हैं जबकि दबाव की शक्ति (86 ± 9 एमपीए) और थोक मापांक (13 ± 2) GPa) कॉर्टिकल बोन वैल्यू के करीब हैं। हालांकि, गढ़े हुए मचान की फ्रैक्चर बेरहमी 0.48 ± 0.04 MPa·m थी1/2, यह दर्शाता है कि यह मानव कॉर्टिकल हड्डी की तुलना में अधिक भंगुर है जिसकी फ्रैक्चर कठोरता 2-12 MPa·m है1/2. चूहों के स्थान की शारीरिक दृष्टि से एक नकली शरीर तरल पदार्थ (एसबीएफ) या चमड़े के नीचे के आरोपण में नमूना डुबोने के बाद, शुरुआती दो हफ्तों के दौरान कंप्रेसिव स्ट्रेंथ और कंप्रेसिव मापांक तेजी से घटते हैं लेकिन दो हफ्तों के बाद धीरे-धीरे कम होते हैं। यांत्रिक गुणों में कमी को मुख्य रूप से झरझरा हाइड्रॉक्सीपैटाइट जैसी सामग्री से बनी परत में मचानों में कांच के तंतुओं के आंशिक रूपांतरण के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था।

कोलन और सहकर्मियों द्वारा किए गए एक अन्य कार्य में पारंपरिक ताप उपचार के बजाय चयनात्मक लेजर सिंटरिंग का उपयोग किया गया। लेज़र पावर, स्कैन स्पीड और हीटिंग रेट के अनुकूलन के बाद, घने मचानों के लिए ~ 50% सरंध्रता के साथ ~ 50% सरंध्रता के साथ पाड़ के लिए 41 MPa से अलग-अलग मचानों की संपीड़ित शक्ति। एसबीएफ का उपयोग करने वाले इन विट्रो अध्ययन के परिणामस्वरूप संपीड़न शक्ति में कमी आई लेकिन अंतिम मूल्य मानव त्रिकोणीय हड्डी के समान था।

फू एट अल द्वारा रिपोर्ट में पॉलीयूरेथेन फोम प्रतिकृति विधि का उपयोग करके 13-93 झरझरा ग्लास मचानों को संश्लेषित किया गया था। 85 ± 2% सरंध्रता के साथ आठ नमूनों का उपयोग करके संपीड़न परीक्षण से प्राप्त तनाव-तनाव संबंध की जांच की गई। परिणामी वक्र ने मचान संरचना के एक प्रगतिशील टूटने और 11 ± 1 एमपीए की औसत संपीड़ित शक्ति का प्रदर्शन किया, जो मानव त्रिकोणीय हड्डी की सीमा में था और हड्डी की मरम्मत के लिए प्रतिस्पर्धी बायोएक्टिव सामग्रियों की तुलना में अधिक था जैसे कि हाइड्रॉक्सीपाटाइट मचान समान सीमा के साथ टिश्यू इंजीनियरिंग#थर्मली इंड्यूस्ड फेज सेपरेशन (टिप्स) विधि द्वारा पोर्स और पॉलीमर-सिरेमिक कंपोजिट तैयार किए गए।

बायोएक्टिव मेटैलिक ग्लास
बायोएक्टिव मैटेलिक ग्लास बायोएक्टिव ग्लास का एक सबसेट है, जिसमें थोक सामग्री धातु-ग्लास सब्सट्रेट से बनी होती है और सामग्री को बायोएक्टिव बनाने के लिए बायोएक्टिव ग्लास से लेपित होती है। धात्विक आधार को पेश करने के पीछे तर्क यह है कि कम भंगुर, मजबूत सामग्री बनाई जाए जो शरीर के भीतर स्थायी रूप से प्रत्यारोपित की जाएगी। मैटेलिक ग्लास बायोएक्टिव ग्लास की तुलना में कम यंग मोडुली और उच्च इलास्टिक सीमा का दावा करते हैं, <रेफरी नाम = लियू 67-70> और इस तरह, फ्रैक्चर होने से पहले सामग्री के अधिक विरूपण की अनुमति देगा। यह अत्यधिक वांछनीय है, क्योंकि एक स्थायी प्रत्यारोपण के लिए रोगी के शरीर के भीतर बिखरने से बचने की आवश्यकता होगी। धात्विक बल्क बनाने वाली सामान्य सामग्रियों में Zr और Ti शामिल हैं, जबकि कुछ प्रमुख धातुओं के कुछ उदाहरण जिनका उपयोग बल्क सामग्री के रूप में नहीं किया जाना चाहिए, वे हैं Al, Be और Ni। रेफरी>

लेजर-क्लैडिंग
जबकि धातु स्वाभाविक रूप से बायोएक्टिव नहीं होते हैं, बायोएक्टिव ग्लास कोटिंग्स जो लेजर-क्लैडिंग के माध्यम से धातु सबस्ट्रेट्स पर लागू होती हैं, उस बायोएक्टिविटी का परिचय देती हैं जो ग्लास व्यक्त करेगा, लेकिन मेटल बेस होने के अतिरिक्त लाभ हैं।

लेजर क्लैडिंग एक ऐसी विधि है जिसके द्वारा बायोएक्टिव ग्लास माइक्रोपार्टिकल्स को बल्क सामग्री पर एक धारा में डाला जाता है, और इतनी अधिक गर्मी में पेश किया जाता है कि वे सामग्री की एक परत में पिघल जाते हैं। <रेफ नाम = लियू 67–70 />

सोल-जेल प्रोसेसिंग
सोल-जेल प्रक्रिया का उपयोग करके बायोएक्टिव ग्लास के साथ धातुओं को भी चिपकाया जा सकता है। सोल-जेल प्रक्रिया, जिसमें बायोएक्टिव ग्लास को नियंत्रित तापमान पर धातुओं पर पाप किया जाता है जो सिंटरिंग करने के लिए पर्याप्त उच्च होता है, लेकिन फेज-शिफ्ट से बचने के लिए पर्याप्त कम होता है। और अन्य अवांछित दुष्प्रभाव। 5 घंटे के लिए 600 डिग्री सेल्सियस पर स्टेनलेस स्टील सबस्ट्रेट्स पर डबल लेयर्ड, सिलिका-आधारित बायोएक्टिव ग्लास सिंटरिंग के साथ प्रयोग किया गया है। यह विधि प्रमुख क्रिस्टलीय तत्वों को समाहित करते हुए बड़े पैमाने पर अनाकार संरचना को बनाए रखने के लिए सिद्ध हुई है, और बायोएक्टिव ग्लास के लिए उल्लेखनीय रूप से समान स्तर की बायोएक्टिविटी भी प्राप्त करती है।

गतिविधि का तंत्र
हेनच एट अल के पहले काम के बाद से अंतर्निहित तंत्र जो बायोएक्टिव ग्लास को हड्डी की मरम्मत के लिए सामग्री के रूप में कार्य करने में सक्षम बनाता है। फ्लोरिडा विश्वविद्यालय में। बायोएक्टिव ग्लास सतह में बदलाव पर शुरुआती ध्यान दिया गया। पांच अकार्बनिक प्रतिक्रिया चरणों को आमतौर पर तब माना जाता है जब एक बायोएक्टिव ग्लास को शारीरिक वातावरण में डुबोया जाता है:


 * 1) Bioglass Surface Reaction.jpgआयन एक्सचेंज जिसमें संशोधक केशन(ज्यादातर Na+) बाहरी घोल में हाइड्रोनियम आयनों के साथ ग्लास एक्सचेंज में।
 * 2) हाइड्रोलिसिस जिसमें Si-O-Si पुल टूट जाते हैं, Si-OH सिलानोल समूह बन जाते हैं, और ग्लास नेटवर्क बाधित हो जाता है।
 * 3) सिलनोल्स का संघनन जिसमें बाधित ग्लास नेटवर्क सोडियम और कैल्शियम आयनों में कमी वाली जेल जैसी सतह परत बनाने के लिए अपनी आकृति विज्ञान को बदलता है।
 * 4) अवक्षेपण जिसमें जेल पर एक अनाकार कैल्शियम फॉस्फेट परत जमा हो जाती है।
 * 5) खनिजकरण जिसमें कैल्शियम फॉस्फेट की परत धीरे-धीरे क्रिस्टलीय हाइड्रॉक्सीपैटाइट में बदल जाती है, जो कशेरुकी हड्डियों के साथ स्वाभाविक रूप से निहित खनिज चरण की नकल करता है।

बाद में, यह पता चला कि जेल की सतह परत की आकारिकी बायोएक्टिव प्रतिक्रिया को निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण घटक थी। यह SOL-जेल प्रसंस्करण से प्राप्त बायोएक्टिव ग्लास पर अध्ययन द्वारा समर्थित था। इस तरह के चश्मे में SiO की उच्च सांद्रता हो सकती है2 पारंपरिक पिघल-व्युत्पन्न बायोएक्टिव ग्लास की तुलना में और अभी भी बायोएक्टिविटी बनाए रखते हैं(यानी, सतह पर एक खनिजयुक्त हाइड्रॉक्सीपैटाइट परत बनाने की क्षमता)। सोल-जेल-व्युत्पन्न सामग्री की अंतर्निहित सरंध्रता को एक संभावित स्पष्टीकरण के रूप में उद्धृत किया गया था कि बायोएक्टिविटी को क्यों बनाए रखा गया था, और अक्सर पिघल-व्युत्पन्न ग्लास के संबंध में बढ़ाया गया था।

डीएनए माइक्रोएरे तकनीक में बाद की प्रगति ने बायोएक्टिव ग्लास में बायोएक्टिविटी के तंत्र पर एक पूरी तरह से नया परिप्रेक्ष्य सक्षम किया। पहले, यह ज्ञात था कि बायोएक्टिव ग्लास और इम्प्लांट होस्ट के आणविक जीव विज्ञान के बीच एक जटिल इंटरप्ले मौजूद था, लेकिन उपलब्ध उपकरण समग्र चित्र विकसित करने के लिए पर्याप्त मात्रा में जानकारी प्रदान नहीं करते थे। डीएनए माइक्रोएरे का उपयोग करते हुए, शोधकर्ता अब जीन के पूरे वर्गों की पहचान करने में सक्षम हैं जो बायोएक्टिव ग्लास के विघटन उत्पादों द्वारा नियंत्रित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बायोएक्टिव ग्लास के तथाकथित अनुवांशिक सिद्धांत होते हैं। बायोएक्टिव ग्लास पर पहले माइक्रोएरे अध्ययन ने प्रदर्शित किया कि अस्थिकोरक विकास और भेदभाव, बाह्य मैट्रिक्स के रखरखाव, और सेल-सेल और सेल-मैट्रिक्स आसंजन को बढ़ावा देने वाले जीन को बायोएक्टिव ग्लास के विघटन उत्पादों वाले वातानुकूलित सेल कल्चर मीडिया द्वारा विनियमित किया गया था।

चिकित्सा उपयोग
चेहरे की पुनर्निर्माण सर्जरी में हड्डी या उपास्थि ग्राफ्ट के विकल्प के रूप में S53P4 बायोएक्टिव ग्लास का पहली बार क्लिनिकल सेटिंग में उपयोग किया गया था। अस्थि कृत्रिम अंग के रूप में कृत्रिम सामग्रियों के उपयोग का पारंपरिक ऑटोलॉगस की तुलना में अधिक बहुमुखी होने के साथ-साथ कम पोस्टऑपरेटिव साइड इफेक्ट होने का लाभ था।

इस बात के अस्थायी प्रमाण हैं कि S53P4 की संरचना द्वारा बायोएक्टिव ग्लास अस्थिमज्जा का प्रदाह में भी उपयोगी हो सकता है। यादृच्छिक नियंत्रित परीक्षणों से समर्थन, हालांकि, अभी भी 2015 तक उपलब्ध नहीं है।

यह भी देखें

 * सिरेमिक फोम
 * नैनोफोम
 * धातु फोम
 * ओसियोइंटीग्रेशन
 * झरझरा माध्यम
 * बायोग्लास का संश्लेषण

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