生物活性硅酸盐玻璃的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月26日提交的美国临时申请系列第62/771,341号以及2019年1月25日提交的美国临时申请系列第62/796,859号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景技术：

1.技术领域

本公开内容涉及用于生物医疗应用的生物活性玻璃。具体来说，本文所描述的玻璃是硅酸盐玻璃，其显示出快速牙质细管填充速率且具有优异的金属离子释放速率，这为抗菌应用和伤口治愈提供了优势。

2.背景技术

生物活性玻璃是显示出生物相容性或生物活性的一类玻璃和玻璃陶瓷材料，这使得它们能够被结合到人体或动物生理系统中。市场上已经存在许多这些材料，例如：bioglass8625(用于植入装置包封的钠钙型玻璃)和bioglass45s5(用于骨骼修复的生物活性玻璃组合物)。但是，对于新的生物相容性无机组合物可能有助于解决的生物医学问题的解决方案，仍然存在未满足的需求。

本公开内容提出了改进的生物相容性无机组合物及其用于生物医疗应用的制造方法。

技术实现要素：

在一些实施方式中，抗菌组合物包含：基于硅酸盐的玻璃材料，其具有如下组成：55-70重量％sio2；0-10重量％b2o3；3-18重量％p2o5；0-10重量％al2o3；0-5重量％li2o；12-30重量％na2o；0-15重量％k2o；0-10重量％mgo；1-15重量％cao；2-20重量％mo；和15-35重量％r2o，其中，mo是mgo、cao、sro和bao的总和，其中，r2o是na2o、k2o、li2o和rb2o的总和，以及其中，基于硅酸盐的玻璃材料构造成对于大肠杆菌(e.coli)、普氏菌(p.gingivalis)或变形链球菌(s.mutans)中的至少一种细菌展现出对数6杀灭率。

在可以与其他方面或实施方式中的任意一个结合的方面中，玻璃材料是颗粒、珠粒、微粒、纤维、光纤、毛纺网状织物(woolenmesh)，或其组合。

在可以与其他方面或实施方式中的任意一个结合的方面中，玻璃材料具有1-100μm的至少一个尺寸维度。

在可以与其他方面或实施方式中的任意一个结合的方面中，玻璃材料具有1-10μm的至少一个尺寸维度。

在可以与其他方面或实施方式中的任意一个结合的方面中，玻璃材料在组成中具有最多10mg/ml的最小抑制浓度(mic)。

在可以与其他方面或实施方式中的任意一个结合的方面中，玻璃材料在组成中具有10至50mg/ml的最小抑制浓度(mic)。

在可以与其他方面或实施方式中的任意一个结合的方面中，抗菌组合物还包含ph为7至11的培养介质。

在可以与其他方面或实施方式中的任意一个结合的方面中，抗菌组合物不包含银(ag)基或铜(cu)基材料。

在可以与任意其他方面或实施方式结合的一个方面中，抗菌组合物是无色或者基本无色的。

在可以与任意其他方面或实施方式结合的一个方面中，抗菌组合物包含以下至少一种：60-70重量％sio2，5-15重量％p2o5，15-25重量％na2o，0-8重量％k2o，1-10重量％cao，0-5重量％mgo，或者>0-8重量％zno。

在可以与任意其他方面或实施方式结合的一个方面中，抗菌组合物包含：59-70重量％sio2，5-15重量％p2o5，和1-10重量％cao。

在可以与任意其他方面或实施方式结合的一个方面中，抗菌组合物包含：59-70重量％sio2，1-10重量％cao，并且基本不含al2o3。

在可以与任意其他方面或实施方式结合的一个方面中，抗菌组合物包含：9-70重量％sio2，1-10重量％cao，并且基本不含b2o3。

在可以与任意其他方面或实施方式结合的一个方面中，抗菌组合物还包含0-5重量％zro2。

在可以与任意其他方面或实施方式结合的一个方面中，抗菌组合物基本不含li2o或者包含1重量％或更少的li2o。

在可以与任意其他方面或实施方式结合的一个方面中，抗菌组合物基本不含b2o3、al2o3和li2o，或者包含1重量％或更少的b2o3、al2o3和li2o。

附图说明

结合附图，通过以下详细描述会更好地理解本公开内容，其中：

图1显示根据一些实施方式，在经过空气喷射研磨之后的实施例组合物5的粒度分布。

图2显示根据一些实施方式，在用实施例组合物5浸泡之后，培养介质的ph变化与时间的函数关系。

图3显示根据一些实施方式，大肠杆菌的杀灭率与培养介质的ph变化的函数关系的柱状图。

图4显示根据一些实施方式，在用实施例组合物5孵育1天、2天和7天之后，普氏菌的杀灭率的柱状图。

图5显示根据一些实施方式，在用实施例组合物5孵育1天、2天和7天之后，变形链球菌的杀灭率的柱状图。

具体实施方式

在下文描述中，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另有说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示“至少一(个/种)”或者“一(个/种)或多(个/种)”。还要理解的是，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。

除非在具体情况下另外指出，否则本文所陈述的数值范围包括上限和下限值，且该范围旨在包括其端点和该范围内的所有整数和分数。当限定了范围时，并不旨在将权利要求的范围限制到所陈述的具体值。此外，当以范围、一种或更多种优选范围、或者优选的数值上限以及优选的数值下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑这种成对结合是否具体揭示。最后，当使用术语“约”来描述范围的值或端点时，应理解本公开内容包括所参考的具体值或者端点。当数值范围或者范围的端点没有陈述“约”时，该数值范围或范围的端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，一种没有用“约”修饰。

如本文所用，术语“约”表示量、尺寸、制剂、参数和其他变量和特性不是也不需要是确切的，而是可以按照需要是近似的和/或更大或更小的，反映了容差、转换因子、舍入和测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素。应注意，本文可用术语“基本上”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致审议的主题的基本功能改变。因而，“不含al2o3”或“基本不含al2o3”的玻璃是这样一种玻璃，其中，没有主动将al2o3添加或者配料到玻璃中，但是可能以非常少量作为污染物存在，(例如，500、400、300、200或100每百万份数(ppm)或更少)。

本文中，除非另有说明，否则将玻璃组合物表述为其中所含的特定组分量的重量％，以氧化物计。具有不止一种氧化态的任何组分可以在玻璃组合物中以任意氧化态存在。但是，除非另有说明，否则将此类组分的浓度表示为其中此类组分处于其最低氧化态的氧化物。

除非另外说明，否则所有组成表述为重量百分数(重量％)。除非另有说明，否则热膨胀系数(cte)的单位是10^-7/℃。可以采用例如astme228“standardtestmethodforlinearthermalexpansionofsolidmaterialswithapush-roddilatometer(用推杆膨胀计进行固体材料线性热膨胀的标准试验方法)”或者iso7991:1987“glass--determinationofcoefficientofmeanlinearthermalexpansion(玻璃-确定平均线性热膨胀系数)”所述的程序来确定cte。密度通过阿基米德(archimedes)法(astmc693)测量，单位为克/厘米³。通过astmc623标准测量杨氏模量、剪切模量和泊松比。

玻璃组合物

生物活性玻璃是显示出生物相容性或生物活性的一类玻璃和玻璃陶瓷材料，这使得它们能够被结合到人体或动物生理系统中。玻璃的生物相容性和体内性质受到玻璃组成的影响。在本文所述的玻璃组合物中，sio2作为主要的形成玻璃的氧化物，结合钙和磷的生物活性氧化物。

在一些例子中，玻璃包含sio2、na2o、p2o5和cao的组合。在一些例子中，玻璃还包含al2o3、b2o3、k2o和/或li2o。例如，例子可以包括如下玻璃组合物，以重量％计，其包含：55-70sio2，0-10b2o3，3-18p2o5，0-10al2o3，0-5li2o，12-30na2o，0-15k2o，0-10mgo，1-15cao，2-20mo，和15-35r2o，其中，mo是mgo、cao、sro和bao之和，r2o是na2o、k2o、li2o和rb2o之和。在其他例子中，玻璃组合物包含60-70重量％sio2。在一些例子中，玻璃组合物包含5-15重量％p2o5。在一些例子中，玻璃组合物额外地包含>0-8重量％zno。本文所揭示的硅酸盐玻璃特别适用于生物医学或者生物活性应用。

二氧化硅(sio2)是所实践的玻璃中的主要氧化物组分，可以包含其来提供高温稳定性和化学耐用性。在一些实施方式中，玻璃可以包含55-70重量％sio2。在一些例子中，玻璃可以包含60-70重量％sio2。在一些例子中，玻璃可以包含：55-70重量％、55-65重量％、55-60重量％、60-70重量％、60-65重量％、或者65-70重量％sio2。在一些例子中，玻璃基本不含sio2，或者包含55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70重量％sio2。

在一些例子中，玻璃可以包含0-10重量％b2o3。在一些例子中，玻璃可以包含>0-10重量％b2o3。在一些例子中，玻璃可以包含0-5重量％b2o3。在一些例子中，玻璃可以包含：0-10重量％、>0-10重量％、2-10重量％、5-10重量％、0-8重量％、>0-8重量％、2-8重量％、5-8重量％、0-5重量％、>0-5重量％、或者2-5重量％b2o3。在一些例子中，玻璃可以包含：0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或者10重量％b2o3。

氧化铝(al2o3)可以影响玻璃的结构，此外，可以降低液相线温度和热膨胀系数或者可以增强应变点。除了其作为网络形成剂的角色之外，al2o3(和zro2)帮助改善了硅酸盐玻璃中的化学耐久性，同时没有毒性问题。在一些例子中，玻璃可以包含0-10重量％al2o3。在一些例子中，玻璃可以包含：0至10重量％，0至8重量％，0至6重量％，0至4重量％，0至2重量％，>0至10重量％，>0至8重量％，>0至6重量％，>0至4重量％，>0至2重量％，1至10重量％，1至8重量％，1至6重量％，1至4重量％，1至2重量％，3至8重量％，3至6重量％，3至10重量％，5至8重量％，5至10重量％，7至10重量％，或者8至10重量％al2o3。在一些例子中，玻璃可以包含0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10重量％al2o3。

五氧化二磷(p2o5)也起到网络形成剂的作用。此外，磷酸根离子释放到生物活性玻璃的表面对形成磷灰石做出贡献。在生物活性玻璃中包含磷酸根离子增加磷灰石的形成速率以及骨组织的结合能力。此外，p2o5增加了玻璃的粘度，这进而扩大了操作温度范围，并且因而对于制造和形成玻璃是有利的。在一些例子中，玻璃可以包含3-18重量％p2o5。在一些例子中，玻璃可以包含：3-18重量％，3-15重量％，3-12重量％，3-10重量％，3-8重量％，3-5重量％，5-18重量％，5-15重量％，5-12重量％，5-10重量％，5-8重量％，8-18重量％，8-15重量％，8-12重量％，8-10重量％，10-18重量％，10-15重量％，10-12重量％，12-18重量％，或者12-15重量％p2o5。在一些例子中，玻璃可以包含约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、或者18重量％p2o5。

碱性氧化物(li2o、na2o、k2o、rb2o或cs2o)起到助剂的作用，以实现低熔融温度和低液相线温度。同时，添加碱性氧化物可以改善生物活性。此外，na2o和k2o可以影响热膨胀系数，特别是在低温时。在一些例子中，玻璃可以包含12-30重量％na2o。在一些例子中，玻璃可以包含15-25重量％na2o。在一些例子中，玻璃可以包含20-25重量％na2o。在一些例子中，玻璃可以包含：12-30重量％、12-28重量％、12-25重量％、12-20重量％、12-18重量％、15-30重量％、15-28重量％、15-25重量％、15-20重量％、15-18重量％、18-30重量％、18-28重量％、18-25重量％、18-20重量％、20-30重量％、20-28重量％、20-25重量％、或者25-30重量％na2o。在一些例子中，玻璃可以包含：12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、或者30重量％na2o。

在一些例子中，玻璃可以包含0-15重量％k2o。在一些例子中，玻璃可以包含0-10重量％k2o。在一些例子中，玻璃可以包含>0-5重量％k2o。在一些例子中，玻璃可以包含：0-15重量％、>0-15重量％、2-15重量％、5-15重量％、8-15重量％、10-15重量％、0-10重量％、>0-10重量％、2-10重量％、5-10重量％、0-8重量％、>0-8重量％、2-8重量％、5-8重量％、0-5重量％、>0-5重量％、或者2-5重量％k2o。在一些例子中，玻璃可以包含：0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、或15重量％k2o。

在一些例子中，na2o和k2o的总量对于玻璃性质是重要的。在此类例子中，玻璃可以包含总计15-35重量％的na2o和k2o。

在一些例子中，玻璃可以包含0-5重量％li2o。在一些例子中，玻璃可以包含>0-5重量％li2o。在一些例子中，玻璃可以包含约>0-3.5重量％li2o。在一些例子中，玻璃可以包含1-4重量％li2o。在一些例子中，玻璃可以包含：0-5重量％、0-4重量％、0-3重量％、0-2重量％、>0至5重量％、>0至4重量％、>0至3重量％、>0至2重量％、1至5重量％、1至4重量％、或者1至3重量％li2o。在一些例子中，玻璃可以包含约0、>0、1、2、3、4、或5重量％li2o。

在一些例子中，碱性物质li2o、na2o和k2o(r2o)的总量对于玻璃性质是重要的。在一些例子中，玻璃可以包含12-35重量％r2o，其中，r2o是li2o、na2o和k2o的总和。在一些例子中，玻璃可以包含15-35重量％r2o。在一些例子中，玻璃可以包含：12-35重量％、12-30重量％、12-28重量％、12-25重量％、12-20重量％、12-18重量％、15-35重量％、15-30重量％、15-28重量％、15-25重量％、15-20重量％、15-18重量％、18-35重量％、18-30重量％、18-28重量％、18-25重量％、20-35重量％、20-30重量％、20-28重量％、20-25重量％、22-35重量％、22-30重量％、22-28重量％、25-35重量％、或者25-30重量％r2o。在一些例子中，玻璃可以包含：12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、或者35重量％r2o。

二价阳离子氧化物(例如，碱土氧化物)也改善了玻璃的熔融性和生物活性。具体来说，发现当浸入模拟体液(sbf)或者在体内时，cao能够与p2o5反应形成磷灰石。从玻璃表面释放的ca²⁺离子对形成富集了磷酸钙的层起到贡献。

在一些例子中，玻璃可以包含1-15重量％cao。在一些例子中，玻璃可以包含1-10重量％cao。在一些例子中，玻璃可以包含3至12重量％r2o。在一些例子中，玻璃可以包含：1-15重量％、1-12重量％、1-10重量％、1-8重量％、3-15重量％、3-12重量％、3-10重量％、3-8重量％、5-15重量％、5-12重量％、3-10重量％、5-8重量％、8-15重量％、8-12重量％、8-10重量％、或者10-15重量％cao。在一些例子中，玻璃可以包含：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、或者15重量％cao。

p2o5与cao的组合可以提供对于生物活性玻璃而言有利的组成。在一些例子中，玻璃组合物包含p2o5和cao，p2o5与cao的总和是6-25重量％、8-20重量％、或者8-15重量％。

在一些例子中，玻璃包含mgo。在一些例子中，玻璃可以包含0-10重量％mgo。在一些例子中，玻璃可以包含0至5重量％mgo。在一些例子中，玻璃可以包含：>0至10重量％，3至10重量％，或者3至8重量％mgo。在一些例子中，玻璃可以包含：0至10重量％，0至8重量％，0至6重量％，0至4重量％，0至2重量％，>0至10重量％，>0至8重量％，>0至6重量％，>0至4重量％，>0至2重量％,1至10重量％，1至8重量％，1至6重量％，1至4重量％，1至2重量％，3至8重量％，3至6重量％，3至10重量％，5至8重量％，5至10重量％，7至10重量％，或者8至10重量％mgo。在一些例子中，玻璃可以包含约为0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或者10重量％mgo。

在一些实施方式中，可以存在氧化锶(sro)，以及在此类例子中，玻璃可以包含0至10重量％sro。在一些例子中，玻璃可以包含>0至10重量％sro。在一些例子中，玻璃可以包含：3至10重量％，5至10重量％，5至8重量％sro。在一些例子中，玻璃可以包含：0至10重量％，0至8重量％，0至6重量％，0至4重量％，0至2重量％，>0至10重量％，>0至8重量％，>0至6重量％，>0至4重量％，>0至2重量％，1至10重量％，1至8重量％，1至6重量％，1至4重量％，1至2重量％，3至8重量％，3至6重量％，3至10重量％，5至8重量％，5至10重量％，7至10重量％，或者8至10重量％sro。在一些例子中，玻璃可以包含约为>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或者10重量％sro。

在一些例子中，可以存在氧化钡(bao)，以及在此类例子中，玻璃可以包含0至15重量％bao。在一些例子中，玻璃可以包含如下：0至10重量％，>0至5重量％，6至13重量％，5至15重量％，7至13重量％，7至11重量％，8至12重量％bao。在一些例子中，玻璃可以包含：0至15重量％，0至13重量％，0至11重量％，0至9重量％，0至7重量％，0至5重量％，>0至15重量％，>0至13重量％，>0至11重量％，>0至9重量％，>0至7重量％，>0至5重量％，1至15重量％，1至13重量％，1至11重量％，1至9重量％，1至7重量％，1至5重量％，3至15重量％，3至13重量％，3至11重量％，3至9重量％，3至7重量％，3至5重量％，5至15重量％，5至13重量％，5至11重量％，5至9重量％，5至7重量％，7至15重量％，7至13重量％，7至11重量％，7至9重量％，9至15重量％，9至13重量％，9至11重量％，11至15重量％，或者11至13重量％bao。在一些例子中，玻璃可以包含约为0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、或者15重量％bao。

碱土氧化物可以改善材料中的其他合乎希望的性质，包括影响杨氏模量和热膨胀系数。在一些例子中，玻璃包含2-20重量％mo(2重量％≤mo≤20重量％)，式中，m是玻璃中的碱土金属mg、ca、sr和ba的总和。在一些例子中，玻璃可以包含2至15重量％mgo。在一些例子中，玻璃可以包含约为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、或者20重量％mo。

在一些实施方式中，玻璃包含zno。在一些例子中，玻璃可以包含0-10重量％zno。在一些例子中，玻璃可以包含0至5重量％zno。在一些例子中，玻璃可以包含：>0至10重量％，3至10重量％，或者3至8重量％zno。在一些例子中，玻璃可以包含：0至10重量％，0至8重量％，0至6重量％，0至4重量％，0至2重量％，>0至10重量％，>0至8重量％，>0至6重量％，>0至4重量％，>0至2重量％,1至10重量％，1至8重量％，1至6重量％，1至4重量％，1至2重量％，3至8重量％，3至6重量％，3至10重量％，5至8重量％，5至10重量％，7至10重量％，或者8至10重量％zno。在一些例子中，玻璃可以包含约为0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或者10重量％zno。

可以在玻璃中结合额外组分以提供额外益处，或者可能作为商业制备玻璃中常见的污染物结合了额外组分。例如，额外组分可以作为着色剂或澄清剂(例如，用来促进从用于生产玻璃的熔融批料除去气态内含物)和/或其他目的加入。在一些例子中，玻璃可包含用作紫外辐射吸收剂的一种或多种化合物。在一些例子中，玻璃可以包含3重量％或更少的以下物质：zno、tio2、ceo、mno、nb2o5、moo3、ta2o5、wo3、sno2、fe2o3、as2o3、sb2o3、cl、br，或其组合。在一些例子中，玻璃可以包含0至约3重量％、0至约2重量％、0至约1重量％、0至0.5重量％、0至0.1重量％、0至0.05重量％或者0至0.01重量％的以下物质：zno、tio2、ceo、mno、nb2o5、moo3、ta2o5、wo3、sno2、fe2o3、as2o3、sb2o3、cl、br，或其组合。根据一些例子的玻璃还可以包含各种与批料材料相关的污染物和/或由生产玻璃所用的熔融、澄清和/或成形设备引入玻璃的各种污染物。例如，在一些实施方式中，玻璃可以包含：0至约3摩尔％、0至约2摩尔％、0至约1摩尔％、0至约0.5摩尔％、0至约0.1摩尔％、0至约0.05摩尔％或者0至约0.01摩尔％的sno2或fe2o3，或其组合。

表1中列出了用于形成实施方式玻璃的前体氧化物的量的非限制性例子，以及所得到的玻璃的性质。

表1

本文所揭示的玻璃组合物可以是可用于本文所揭示的医疗和牙科工艺的任意形式。组合物可以是例如颗粒、粉末、微球体、纤维、片、珠、支架、织物纤维的形式。

玻璃的制造工艺

可以通过常规方法制造具有表1所列氧化物含量的玻璃。例如，在一些例子中，可以通过彻底混合所需的批料材料(例如，采用管式混合器)来形成前体玻璃，从而保护均质熔体，并之后放入二氧化硅和/或铂坩埚中。可以将坩埚放入炉中，以及玻璃批料熔化并维持在1250-1650℃的温度，持续约6-16小时的时间。然后，可以将熔体倒入钢模具中，以得到玻璃厚片。之后，可以将这些厚片立即转移到运行在约500-650℃的退火器，其中，玻璃在温度保持约1小时，之后冷却过夜。在另一个非限制性例子中，通过将适当的氧化物和矿物源干掺混持续足以彻底混合成分的时间，来制备前体玻璃。玻璃在温度是约1100℃至1650℃的铂坩埚中熔化，并在温度保持约16小时。然后，所得到的玻璃熔体倒在钢台上冷却。然后，前体玻璃在合适的温度退火。

实施方式玻璃组合物可以通过空气射流研磨碾磨成1-10微米(μm)的细颗粒或者短纤维。例如，图1显示根据一些实施方式，在经过空气喷射研磨之后的实施例组合物5的粒度分布。采用玻璃料的摩擦研磨或者球磨，粒度会在1-100μm变化。此外，可以采用不同方法将这些玻璃加工成短纤维、珠、片或者三维支架。通过熔纺或电纺制造短纤维；可以通过使得玻璃颗粒流动通过热的垂直炉或者火焰炬来生产珠；可以采用薄辊制、浮法或者熔合拉制工艺来制造片材；以及可以采用快速原型加工、聚合物泡沫复制和颗粒烧结来生产支架。合乎希望的玻璃形式可以被用于支撑细胞生长、软组织和硬组织再生、模拟基因表达或者血管新生。

可以采用本领域已知工艺，从所要求保护的组合物容易地拉制连续纤维。例如，可以采用直接加热的铂套管(电流直接通过)，来形成纤维。碎玻璃装载到套管中，加热直到玻璃可以发生熔化。设定温度实现所需的玻璃粘度(通常<1000泊)，实现在套管中的孔上形成滴(对套管尺寸进行选择，以产生影响可能的纤维直径范围的限制)。然后可以用手牵拉滴以开始形成纤维。一旦建立了纤维，将其连接到转动的牵拉/收集鼓，从而以恒定的速度继续牵拉过程。可以操控所使用的鼓速度(或者圈数每分钟rpm)和玻璃粘度、纤维直径，通常来说，牵拉速度越快，纤维直径越小。可以从玻璃熔体连续地拉制直径范围是1-100μm的玻璃纤维。还可以采用上拉工艺产生纤维。在这个工艺中，从位于盒式炉中的玻璃熔体表面牵拉纤维。通过控制玻璃的粘度，使用石英棒从熔体表面牵拉玻璃以形成纤维。可以连续地向上拉纤维以增加纤维长度。棒的上拉速度决定了纤维厚度以及玻璃的粘度。

玻璃生物活性

本文方面涉及含实施方式生物活性玻璃的组合物或基质，以及将基质用于治疗医疗条件的方法。基质可以是牙膏、漱口液、清洗剂、喷雾、药膏、软膏、霜、绑带、聚合物膜、口腔制剂、药丸、胶囊以及透皮制剂等。所要求保护的生物活性玻璃组合物可以是物理方式或化学方式附连到基质或者其他基质组分，或者简单地混合在其中。如上文所述，生物活性玻璃可以是应用中起作用的任意形式，包括颗粒、珠、微粒、短纤维、长纤维或者毛纺网状织物。使用含玻璃基质用于治疗医疗条件的方法可以简单是如同将基质正常施涂使用。

大肠杆菌应用

包含本文公开的组成的玻璃颗粒可以证实对于大肠杆菌细菌的强抗微生物效果。对于表1的实施例组合物5，确定最小抑制浓度(mic，对应对数6杀灭率)低至10mg/ml，这低于常规玻璃颗粒(例如，具有cuno3-离子交换的钠钙型硅酸盐玻璃组合物的那些)。表2描述了需要展现出对于大肠杆菌细菌具有强抗微生物效果的实施例组合物5和cuno3-离子交换的钠钙型硅酸盐玻璃(这两者都是颗粒)的mic。

表2

通过如下方式确定对于大肠杆菌的杀灭率测试：首先在合适的介质中孵育测试细菌持续16至18小时直到饱和点，以及通过分光光度计计算细菌浓度。之后，大肠杆菌细菌(107个活的大肠杆菌)介质以不同的玻璃颗粒浓度进行孵育。例如，每种肉汤含有约5ml的大肠杆菌介质，并且分别含有0.5、1、10、20、50或200mg的玻璃颗粒/ml肉汤。此外，一种单独的肉汤包含大肠杆菌细菌介质，不含玻璃颗粒。细菌/玻璃接种培养24小时，此后在琼脂平板上培养10μl细菌/肉汤并再孵育16小时。在孵育之后，对每种条件(玻璃类型、浓度)下的大肠杆菌菌落数进行计数。

取决于实施例玻璃组合物，mic可能在10至50mg/ml变化。在一些例子中，抗微生物效果与来自玻璃颗粒的碱性离子和碱土离子的释放相关。这种释放可以通过测试过程中肉汤的ph变化所指示。例如，图2显示根据一些实施方式，在用实施例组合物5浸泡之后，培养介质的ph变化与时间的函数关系。在孵育的最开始5-7小时内，发生从ph＝7到ph＝11的快速ph变化，然后在ph上限相对稳定化。但是，仅仅增加ph无法实现所要求的对数6细菌杀灭率。图3显示根据一些实施方式，大肠杆菌的杀灭率与培养介质的ph变化的函数关系的柱状图。ph＝9、ph＝10或者ph＝12.5的培养介质都无法实现对数6的细菌杀灭率。虽然向培养介质添加naoh显示出对于大肠杆菌生长的抑制效果，但是在ph＝10实现最大3.4的对数杀灭率(图3)。进一步增加ph没有显示出对于细菌的有利的抑制效果。不受限于理论，相信多种杀灭机制(包括ph变化和碱性离子/碱土离子细菌相互作用)对于本文公开的组合物的优异的抗微生物效果具有贡献。

普氏菌/变形链球菌应用

还证实了对于其他细菌(例如，普氏菌和变形链球菌，齿科应用中的两种代表性口腔细菌)的抗菌效果。普氏菌与慢性牙周炎相关，而变形链球菌与口腔相关。在含普氏菌或变形链球菌的介质中，在7天之后，所有公开的组合物(例如，表1中的那些)都证实具有对数6的杀灭率。例如，图4和5分别显示根据一些实施方式，在用实施例组合物5孵育1天、2天和7天之后，普氏菌和变形链球菌的杀灭率的柱状图。实施例组合物5在测试1天之后显示出对于这两种细菌都具有对数4的杀灭率，在测试2天之后对于这两种细菌都具有至少对数5的杀灭率，以及在测试7天之后对于这两种细菌都具有对数6的杀灭率。对于至少这两种代表性口腔细菌的抗菌效果暗示了采用本文公开的玻璃组合物对于人体口腔护理的潜在改善。

并且，由于公开的组合物具有：(1)在浸泡最高至24小时之后，几乎不显示出至不显示出对于含细菌介质的着色效果，或者(2)不含银(ag)基或铜(cu)材料，组合物对于食物、水处理和油漆工业应用是特别具有吸引力的。

虽然为了说明的目的给出了典型的实施方式，但是前面的描述不应被认为是对本说明书或所附权利要求书的范围的限制。因此，在不偏离本说明书或者所附权利要求书的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以想到各种改进、修改和替换形式。