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1、ICS11.120.20CCSC35T/CSBM团体标准T/CSBM00342023溶胶-凝胶法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃原料Sol-gelderivedborosilicatebioactiveglassesrawmaterials2023-04-24发布2023-10-01实施中国生物材料学会发布T/CSBM00342023目次前言.II引言.III1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14缩略语.15技术要求.26试验方法.37标志、包装、运输、贮存、质量保证期.4附录A（规范性）生物活性玻璃体外矿化测试方法.5参考文献.8IT/CSBM00342023前言本文件按照GB/T1.1
2、2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国生物材料学会提出。本文件由中国生物材料学会团体标准化技术委员会归口。本文件起草单位：同济大学、中国科学院深圳先进技术研究院、大博医疗科技股份有限公司、深圳市中科海世御生物科技有限公司。本文件主要起草人：王德平、潘浩波、崔旭、曾达。IIT/CSBM00342023引言溶胶-凝胶法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃具有比表面积高、化学反应活性高的特点，因此具有广泛的生物医用前景。但溶胶-凝胶法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃的规模化生产，却因国内外尚未建立成
3、熟或规范的技术标准而受到制约。因此本标准规定了基于溶胶-凝胶法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃的技术要求、性能试验方法、标志、包装、运输和贮存等详细要求，以期扎实地推动溶胶-凝胶法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃基骨修复材料作为医疗器械产业化的重要领域得到更好、更快的发展。IIIT/CSBM00342023溶胶-凝胶法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃原料1范围本文件规定了溶胶-凝胶法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃原料的技术要求、试验方法、标志、包装、运输、贮存、质量保证期本文件适用于采用溶胶-凝胶法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃原料。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，
4、注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T6040红外光谱分析方法通则GB/T9740化学试剂蒸发残渣测定通用方法GB/T19587气体吸附BET法测定固态物质比表面积JY/T0584扫描电子显微镜分析方法通则中华人民共和国药典（2020年版四部）（国家药监局国家卫生健康委2020年第78号）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。溶胶-凝胶法硼硅酸盐生物活性玻璃sol-gelderivedborosilicatebioactiveglasses；SGBSG以无机物或金属醇盐作为前驱体，通过溶胶-凝胶工艺制备的一类
5、具有良好生物相容性和生物活性的无机非晶态硼硅酸盐基生物医用材料。体外羟基磷灰石形成能力apatite-formationabilityinvitro材料在体外矿化液中溶出的钙、磷等无机离子在没有生物调控的情况下通过化学反应在材料表面形成难溶性磷酸盐的过程。体外矿化mineralizationinvitro材料在体外矿化液中溶出的钙、磷等无机离子在没有生物调控的情况下通过化学反应在材料表面形成难溶性盐的过程。体外矿化液invitromineralizationsolution人为配置用于检测生物材料体外矿化性能的缓冲溶液。4缩略语下列缩略语适用于本文件。1重金属元素名称砷（As）镉（Cd）汞（H
6、g）铅（Pb）重金属总含量（以Pb计）含量3553050比表面积应为50m/g300m/g。在傅立叶红外吸收光谱分析中，硼硅酸盐生物活性玻璃在540cm440cm有特征性Si-O-Si弯曲振动吸收峰，800cm600cm处有B-O弯曲振动吸收峰，1100cm900cm处有P-O、B-O、Si-O的伸缩振动吸收峰。此外，可以在1260cm1050cm处有C-O伸缩振动吸收峰，或在1600cm1300cm处有BO3三角体的不对称伸缩振动吸收峰。T/CSBM00342023FTIR：傅里叶变换红外（FourierTransformInfrared）HCA：碳酸化羟基磷灰石（carbonate-sub
7、stitutedHA）JCPDS：粉末衍射标准联合委员会（JointCommitteeonPowderDiffractionStandards）PBS：磷酸盐缓冲溶液（PhosphateBufferedSolution）SBF：模拟体液（SimulatedBodyFluid）Tris-HCl：三（羟甲基）氨基甲烷-盐酸盐XRD：X射线衍射（X-RayDiffraction）5技术要求外观白色颗粒或粉末，应无肉眼可见杂质。化学组成溶胶-凝胶法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃的组成应以B2O3-SiO2-P2O5-CaO四元体系或以B2O3-SiO2-CaO三元体系为主，其中B2O3含量应控制在10.0
8、1wt82.62wt，SiO2含量应控制在8.03wt79.35wt，P2O5含量应不高于21.01wt，CaO含量应控制在3.75wt38.36wt。在此基础上可以添加其他元素以改善材料的理化及生物学性能，如添加：Na（不应超过5mol），Sr（不应超过10.0mol）、Cu（不应超过10.0mol）、Zn（不应超过10.0mol）等。XRD分析在X射线衍射图谱中，以弥散性较强的衍射峰为主，其衍射峰在2035，峰宽较宽，具有无机非晶态材料的典型特征。比表面积22FTIR分析-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1重金属含量限值重金属含量限值应符合表1规定。表1重金属含量限值单位为微克每克体外
9、羟基磷灰石形成能力2的FTIR光谱将发生一定的变化，其中以代表P-O弯曲振动的610cm600cm和560cm550cm处的同时代表B-O弯曲振动的800cm600cm处的吸收峰，BO3三角体不对称伸缩振动的1600cm1300cm处的吸收峰，以及Si-O弯曲振动的540cm440cm处的吸收峰高度下降，表示原始样品的表面被T/CSBM00342023在羟基磷灰石形成能力实验中，将测试的样品放置于体外矿化液，如磷酸氢二钾溶液、磷酸盐缓冲溶液（PBS）或模拟体液（SBF）中，在37下浸泡48h后，应在样品的表面有碳酸羟基磷灰石（HCA）生成，随着浸泡时间延长，样品表面HCA生成量逐渐增多。尤其在
10、体外矿化液中浸泡一定时间后，样品-1-1-1-1双振动吸收峰出现最具有标志性。随着浸泡时间增加，HCA层厚度逐渐增大，此双峰高度也逐渐增加。-1-1-1-1-1-1HCA所覆盖。这些标志性特征峰高度的变化可以作为判断样品具有生物活性的基本依据。含水量含水量应不超过3。微生物限度微生物计数总数应不大于100CFU/g。6试验方法外观将样品置于白色器皿中，在光线明亮处目测观察。化学组成（按中华人民共和国药典2020年版四部）通则0411电感耦合等离子体发射原子光谱法进行测定。XRD分析按中华人民共和国药典（2020年版四部）通则0451X射线衍射法进行测定比表面积按GB/T19587进行测定。FT
11、IR分析按GB/T6040进行测定。重金属含量限值（按中华人民共和国药典2020年版四部）通则0411电感耦合等离子体发射原子光谱法进行测定。体外羟基磷灰石形成能力按附录A进行测定。含水量按GB/T9740进行测定。微生物限度按中华人民共和国药典（2020年版四部）通则1105、1106进行测定。3T/CSBM003420237标志、包装、运输、贮存、质量保证期标志产品包装物上应有生产厂的名称、地址和商标、产品名称、型号、批号、净重、生产日期、有效期等标志。包装7.2.1产品应包装在密封的容器中，谨防受潮。容器材料应无毒，不污染和影响产品性能，包装容器还应具有正常搬运或贮存期间不损坏，不破裂的
12、性能。7.2.2各层包装上标志应齐全，外包装上应注明防潮、远离有害物质等字样或标志。7.2.3每一包装应附检验合格证和使用说明书，使用说明书按国家有关规定编写。至少应包含产品的用途、产品的性能、产品使用注意事项。运输、贮存7.3.1运输时应合理装卸，小心轻放。7.3.2产品应贮存于清洁、干燥、无有害物质的室内。质量保证期产品在规定的条件下贮存，有效期为3年。4T/CSBM00342023AA附录A（规范性）生物活性玻璃体外矿化测试方法A.1实验试剂和测试器具A.1.1实验试剂A.1.1.1NaCl、NaHCO3、KCl、K2HPO43H2O、MgCl26H2O、盐酸溶液（1mol/L）、CaC
13、l2、Na2SO4、三（羟甲基）氨基甲烷（Tris）、去离子水。A.1.1.2所用原料应达到分析纯标准，应是合格供应厂家生产的合格材料，应有检验合格证和原料杂质含量分析报告。A.1.2测试器具A.1.2.1集热式磁力搅拌器。A.1.2.2pH计。A.1.2.3电子分析天平：精度0.001g。A.1.2.4烧杯：2L。A.1.2.5量筒：50mL、1L。A.1.2.6容量瓶：1L。A.1.2.7聚四氟乙烯瓶：1L。A.2两种常用的体外矿化液的配制A.2.1Tris-HCl缓冲液A.2.1.1试剂Tris-HCl缓冲液配制所需试剂如下：去离子水：700mL；Tris：6.000.50g；盐酸溶液（
14、1mol/L）：35mL。A.2.1.2配制步骤Tris-HCl缓冲液按以下步骤进行配制：a)在搅拌状态下将35mL1mol/L的盐酸溶液加入到700mL去离子水中；b)缓慢加入Tris，使其pH不超过7.45，并调节pH值为7.40；c)将调整好pH的溶液定容至1000mL，并转移至聚四氟乙烯瓶中，置于4冰箱冷藏备用。A.2.1.3注意事项使用时，应检查并保证Tris-HCl溶液处于澄清状态，若浑浊则不应使用，应重新配制，并且使用有效期为30d。A.2.2SBFA.2.2.1试剂5加入次序试剂加入量1NaCl8.035g2NaHCO30.355g3KCl0.225g4K2HPO43H2O0.
15、231g5MgCl26H2O0.311g61mol/L盐酸溶液39mL7CaCl20.292g8Na2SO40.072g9Tris6.118g101mol/L盐酸溶液0mL5mLT/CSBM00342023配制模拟体液所需试剂及用量见表A.1。表A.1配制模拟体液所需试剂及用量𝑉𝑠=10𝑎(A.1)A.3.1.2按A.3.1.1所得比例，得出样品的表面积和矿化液的比例为10mm/mL。A.2.2.2配置步骤SBF按以下步骤进行配制：a)向烧杯中加入700mL去离子水，搅拌并调节水温至36.51.5；b)按表A.1中所列顺序在36.51.5下逐个溶
16、解试剂18；c)溶液温度恒定在36.51.5，称取试剂9后，少量多次的缓慢加入至混合溶液中，使其pH不超过7.45，搅拌至完全溶解；d)在36.51.5的条件下，保持搅拌并逐滴加入试剂10，精确调整pH值至7.40；e)将调整好pH的溶液定容至1000mL，并转移至聚四氟乙烯瓶中，置于48冰箱冷藏备用。A.2.2.3注意事项配制过程中不应同时溶解多个试剂，下一个试剂应在前一试剂完全溶解之后加入。称量吸湿性试剂动作应迅速，整个配制过程应确保溶液无色、透明、容器表面无沉淀出现，如过程中产生沉淀，则应倒去溶液，洗净器具重新配制。A.3材料的体外矿化A.3.1密质薄片材料A.3.1.1对于密质薄片材料
17、，测出样品尺寸并计算样品表面积。按式（A.1）计算体外矿化液用量：𝑆式中：Vs体外矿化液体积，mL；Sa样品表面积，mm2。2A.3.1.3将体外矿化液加入到聚四氟乙烯瓶中，预热至36.51.5，放入样品并置于36.51.5、100rpm的恒温摇床中震荡。在所需时间取出样品，以去离子水和丙酮交替淋洗，之后置于电6T/CSBM00342023热恒温干燥箱中90100干燥24h，得到矿化后的样品进行后续测试。注：若有需要，可收集上清液用于检测矿化相关离子的浓度变化。A.3.2粉体材料A.3.2.1每克粉体使用100mL200mL体外矿化液。A.3.2.2将体外矿化液加入到聚四氟乙烯
18、瓶或玻璃锥形瓶中，封口，预热至37，放入样品并置于37、100rpm的恒温摇床中震荡。在所需时间取出样品，样品以去离子水和丙酮交替淋洗，之后置于电热恒温干燥箱中105干燥24h，得到矿化后的样品进行后续测试。注：若有需要，可收集上清液用于检测矿化相关离子的浓度变化。A.4样品测试与表征A.4.1扫描电子显微镜分析按JY/T0584进行，对不同反应时间的样品表面及其矿化产物形貌进行观察，检查有针状或者叶片状钙磷矿化产物生成。通过比较不同浸泡时间的扫描电镜图，判断矿化产物HCA的生成量是否不断增加。A.4.2红外光谱分析按GB/T6040进行，观察浸泡不同时间的矿化产物的特征吸收峰，判断最终是否有低结晶度HCA形成，并定性分析其生成。A.4.3XRD分析按中华人民共和国药典（2020年版四部）通则0451X射线衍射法进行，对不同反应时间矿化产物进行分析，结合其特征衍射峰JCPDS：2q=25.9（002）、31.8（211）、39.8（310）、46.7（222）、49.5（213）、53.1（004）进一步明确矿化产物种类，以及结晶程度。7T/CSBM00342023参考文献1YY/T1447外科植入物植入材料磷灰石形成能力的体外评估8