生活中随处可见的玻璃,可谓是促进当代人类文明发展最重要的材料之一,对人类现代社会的影响持久而深远。它不仅在建筑、汽车、家庭用品和包装等方面应用广泛,更是能源、生物医学、信息和通信、电子、航空航天、光电子学等尖端领域的关键材料。
为此,有人提出,我们生活在一个玻璃时代。联合国将年确定为国际玻璃年,以此纪念这种人类历史上最具变革性的材料。随着玻璃新技术的发展和新产品的不断涌现,玻璃对世界的积极影响不断扩大,也将帮助人类应对全球可持续发展中的重重挑战。
▲玻璃建筑艺术的典范:法国巴黎卢浮宫玻璃金字塔。(图/视觉中国)
玻璃发展历史上充满了永久改变人类世界的里程碑。考古发现和历史文献表明,玻璃很早就成为一种奢侈品,它使用广泛,且具有重要社会作用。古代西方人甚至认为,玻璃吹制者的气息可与哲学家的智慧相提并论。
过去一千年里,玻璃在人类文化和物质遗产中的作用不断扩大。早在上个世纪,玻璃就已经主宰了我们的建筑天际线,太阳能电池板在能源市场上发挥重要作用。与此同时,玻璃也成为科学技术发展的基础。从望远镜和显微镜的诞生,到现代社会光电导玻璃彻底改变了静电印刷术,而后玻璃可控结晶技术催生了玻璃陶瓷,而玻璃光纤则引发了全球通信革命。
作为建设可持续社会的重要辅助材料,玻璃能帮助人类解决世界面临的一些重大挑战,从而持续改善人类生活。
健康和医药
融入身体释放药物
确保健康的生活和促进每一代人的福祉,对人类社会的可持续发展至关重要。玻璃和玻璃陶瓷材料已在医疗中被大量使用,未来其应用范围还将继续扩大。
具有生物相容性和生物活性的玻璃医疗设备,正在造福世界各地的患者。年是生物玻璃诞生50周年,这是人类发现的首个与骨结合(并且不被排斥)的材料。年,第一批生物玻璃临床产品进入市场。迄今为止,已有万原本已救治无望的患者受益于这类产品。
▲玻璃在生物医药领域中有着广泛应用。(图/视觉中国)
最近,生物活性玻璃已被证明在降解时能比其他材料更好地释放生物因子——它们刺激骨细胞产生新骨。生物玻璃可以使牙本质和牙釉质再矿化。通过不同的加工技术,玻璃陶瓷也已成为健康领域(正畸)的基本材料。
临床研究还发现,生物活性玻璃对深层骨感染(骨髓炎)患者具有抗菌作用。使用这种玻璃治疗,不仅能修复骨骼,还能杀死细菌,弥补传统抗生素在这方面的不足。
现在,新研发的生物活性玻璃还可刺激软组织修复。新的硼酸盐玻璃纤维可治愈软组织伤口——将玻璃纤维植入伤口,它会在数天内降解,随着玻璃的分解,释放出身体需要的化学物质,使软组织修复,而玻璃的纤维形态则提供了组织得以重新生长的途径。
多孔或空心玻璃微球提供了封装脆弱药物的可能性,同时还能保护可能干扰药物可用性的生物化合物,有助于控制药物的释放。Theraspheres是含有放射性钇-90的玻璃微球,它们通过肝动脉注射并在肝脏内滞留,以治疗原发性肝癌。如果离开这种玻璃微球,如此高能量的辐射剂量,不可能被如此有效地定位。
玻璃对于药品的安全储存也至关重要。过去几年里,生物制药的发展对包装部件提出了更高要求。在治疗性蛋白质、疫苗和单克隆抗体领域,生物制剂配方比化学药物对外来物质和环境变化要敏感得多,所有新的给药装置都包含玻璃盒或玻璃注射器。此外,含有表面活性剂、盐类和鳌合剂的液体制剂,加上更低的药物含量,使全球