Биоактивные стёкла с менее распространёнными ионами для улучшения биологических и физических свойств

Биоактивные стёкла (БС) более пяти десятилетий изучают для применения в различных областях биомедицины. Хотя их использование для замещения костной ткани и её регенерации привлекает значительное внимание, в последние годы область применения БС расширилась и на инженерию мягких тканей. Восстановление твёрдых и мягких тканей может быть эффективнее благодаря биологической активности ионов металлов, высвобождающихся из БС. Эти ионы включают в структуру БС не только ради терапевтического биологического действия: во многих случаях они также влияют на структуру и технологичность стекла и придают ему дополнительные функциональные свойства. К «классическим» элементам силикатных БС относятся кремний (Si), фосфор (P), кальций (Ca), натрий (Na) и калий (K). Кроме того, в БС вводят другие хорошо известные биологически активные ионы, обеспечивающие остеогенное, ангиогенное, противовоспалительное и антибактериальное действие: цинк (Zn), магний (Mg), серебро (Ag), стронций (Sr), галлий (Ga), фтор (F), железо (Fe), кобальт (Co), бор (B), литий (Li), титан (Ti) и медь (Cu). В последнее время в качестве легирующих элементов в БС стали использовать редкоземельные и другие элементы, считающиеся менее распространёнными, а некоторые из них — даже «экзотическими» для биомедицинского применения. Их добавляют для улучшения биологических и физических свойств БС. Например, в состав БС включали барий (Ba), висмут (Bi), хлор (Cl), хром (Cr), диспрозий (Dy), европий (Eu), гадолиний (Gd), иттербий (Yb), тулий (Tm), германий (Ge), золото (Au), гольмий (Ho), йод (I), лантан (La), марганец (Mn), молибден (Mo), никель (Ni), ниобий (Nb), азот (N), палладий (Pd), рубидий (Rb), самарий (Sm), селен (Se), тантал (Ta), теллур (Te), тербий (Tb), эрбий (Er), олово (Sn), вольфрам (W), ванадий (V), иттрий (Y) и цирконий (Zr). Эти ионы представляют особый интерес для улучшения биологических свойств легированных БС в новых составах, предназначенных для восстановления твёрдых и мягких тканей, а в некоторых случаях — для придания БС дополнительных функций, например флуоресценции, люминесценции, радиационной защиты, противовоспалительного и антибактериального действия. В этом обзоре обобщено влияние включения таких менее распространённых элементов в состав БС с акцентом на применение в инженерии тканей. Обычно при этом биологическую активность БС сочетают с другими функциональными свойствами, обусловленными присутствием добавленных элементов.