[上图]酸处理和聚多巴胺涂层的优化组合能够恢复大约85%的磷酸盐玻璃纤维初始强度。信贷:帕森斯等。，国际应用玻璃科学杂志(cc by 4.0)
毫无疑问，医疗保健是陶瓷材料的一个潜在市场，特别是在医疗保健领域牙科领域(我自己也有一顶氧化锆王冠)。在ACerS上，人们对陶瓷在医疗应用上的兴趣日益浓厚，这一点可以从展览的推出得到证明生物陶瓷业务随着越来越多的文章致力于这个话题。
在陶瓷材料在医疗保健领域的各种潜在应用中，骨替代尚未充分发挥其潜力。更具体地说，研究人员还没有开发出一种材料，可以在短期内充当临时骨骼，促进天然骨骼的生长以取代它，并在天然骨骼生长时被身体吸收。这三个要求似乎是相互对立的，而这仅仅是个开始。
骨替代品必须从许多属性中进行优化。他们必须
- 是生物相容性，这样就不会产生免疫反应(感染、排斥)，
- 坚强而灵活,
- 是多孔足以让骨细胞流动并促进血管的形成(血管生成)，其表面为骨细胞提供了着陆和形成骨骼的地方(骨传导)。
理想情况下，骨替代物也可以产生骨细胞(成骨)，通常是通过使用供体骨或干细胞作为添加剂。此外，骨替代物应该作为启动器(成骨诱导)来帮助身体的天然骨形成材料正确组装。
当今最有效的骨替代疗法是使用从骨移植物的另一个位置获得的患者自己的骨。这项技术昂贵、痛苦且有风险，因为需要进行两次手术。另外，使用另一个人(或尸体)或动物捐赠的骨骼材料也符合许多要求，尽管排斥和感染的风险很大。通过绝育可以降低这些风险;然而，成骨和成骨诱导性能大大降低。目前市场上有许多合成材料，但没有一种能满足所有的要求。
由于现有方法存在缺陷，研究人员开始专注于使用多种材料制造复合材料。最近开放获取的纸在磷酸盐玻璃特刊的国际应用玻璃科学杂志重点介绍了利用生物玻璃磷酸盐纤维来改进这种复合材料。
磷酸盐玻璃纤维具有良好的初始强度和生物可吸收性。不幸的是，导致生物吸收的过程会迅速减少纤维的直径和强度，导致纤维过早拔出和断裂。退火等方法可以稳定纤维的机械性能，但会降低初始强度。
纤维的强度(其抗断裂能力)是纤维外缘的净压应力状态的结果。纤维中的任何裂纹都被压缩而闭合，因此很难形成更大的裂纹。然而，当表面在水环境中被侵蚀时，压缩层丢失，更容易形成裂缝，导致在较低的外部应力水平下断裂。更糟糕的是，压应力状态促进了同样的侵蚀。退火降低了纤维的内部应力，从而减缓了表面侵蚀，并有助于更长时间地保持性能。但退火容易产生表面缺陷，如果没有抗压“愈合”能力，裂纹越多、越快导致初始强度降低。
在最近的研究中，来自英国诺丁汉大学(University of Nottingham)和埃及曼苏拉大学(Mansoura University)的研究人员探索了退火后稳定纤维表面的方法，以利用长期效益，同时最大限度地减少导致初始强度降低的问题。在他们的工作中，他们对退火纤维进行酸蚀，以暴露原始玻璃表面，并在表面涂上聚多巴胺，这是一种很有前途的生物材料，可以很好地粘附在无机材料上，形成纳米级涂层厚度。
他们的研究结果相当令人印象深刻。对于他们的最佳加工参数组合，加工纤维的中值初始强度比接收纤维低15-20%左右。这听起来可能不太好，但退火纤维的初始强度降低了50%。他们处理过的纤维在水中浸泡长达两周后，既耐储藏又稳定(在这种条件下，直径和强度保持相对恒定)。
研究人员还讨论了他们流程各个方面的可伸缩性。它们的退火、冷却、酸蚀、洗涤和涂层过程都可以连续进行。此外，他们在相对温和的盐酸中蚀刻磷酸盐玻璃纤维，这比蚀刻硅酸盐玻璃所需的氢氟酸危害小得多，更环保。
虽然这项研究显示了早期研究的结果，但结果显示了用于更大尺寸骨替代复合材料的纤维增强的商业化前景。我期待看到更多关于该产品和加工方法的信息，包括使用这些涂层纤维的复合材料的性能。
这篇开放获取的论文发表在国际应用玻璃科学杂志，是"通过酸蚀/聚多巴胺处理提高磷酸盐基玻璃纤维的性能(DOI: 10.1111/ igag .13672)。