鎂合金的新用途探索

1、材料學院 隨著社會、科技與醫(yī)學的發(fā)展隨著社會、科技與醫(yī)學的發(fā)展,生物材料的研究和生物材料的研究和開發(fā)得到了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。在金屬內(nèi)植入生開發(fā)得到了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。在金屬內(nèi)植入生物材料領(lǐng)域物材料領(lǐng)域,鎂及其合金具有優(yōu)良和獨特的物理、鎂及其合金具有優(yōu)良和獨特的物理、化學和力學特點化學和力學特點,同時又具有良好的生物相容性同時又具有良好的生物相容性,而且可以在生物體內(nèi)自動進行降解而且可以在生物體內(nèi)自動進行降解,不需二次手術(shù)不需二次手術(shù)取出。鎂及其合金具有很多優(yōu)于其他金屬內(nèi)植入取出。鎂及其合金具有很多優(yōu)于其他金屬內(nèi)植入生物材料的性能生物材料的性能,在金屬內(nèi)植入生物材料領(lǐng)域有著在金屬內(nèi)植入生物材料領(lǐng)

2、域有著巨大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。巨大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。 資源豐富，價格相對較低 良好物理性質(zhì) 可降解 鎂是人體必需元素，較好的生物相容性結(jié)論： 鎂合金，與人體自然骨的密度、彈性模量和力學性能也更為接近物理性質(zhì)R鎂幾乎參加人體所有新陳代謝過程，能減少血液中膽固醇含量，防止動脈硬化、高血壓和心肌梗死，提高心血管的抗病毒能力；而且是多種酶的輔助因子，維持和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。過高的鎂離子濃度會對健康造成危害，人體的正常血鎂濃度之間，當血鎂濃度超過時，會導(dǎo)致肌肉麻痹、低血糖和呼吸困難等問題；達到時會致使呼吸停止故故，鎂若以一定速度降解，理論上無毒副作用一個實驗一種鎂合金生物材料細胞毒性的研究通過細胞培養(yǎng)

3、及觀察，Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr 合金板材3ds 的毒性基本符合細胞毒性評價中輕微細胞毒性，即1 級毒性。細胞增殖度RGR 值在90100 范圍之間，滿足生物材料的細胞毒性要求。應(yīng)用應(yīng)用體內(nèi)降解后的骨截面圖(a)聚合物;(b)鎂合金骨釘和血管支架問題問題降解速率 值對人體的影響腐蝕產(chǎn)生氫氣對人體的影響腐蝕沉積物對人體的影響一般而言，骨折端形成硬骨痂并持續(xù)至新骨形成穩(wěn)固需要個骨科材料應(yīng)在至少個月內(nèi)保持其力學性能，隨后降解被自然骨替代避免二次骨折的危險。理想的可降解生物材料應(yīng)如下圖但目前所研究的大多數(shù)鎂合金尚無法達到理想可降解材料的要求。純鎂在高 和低 值的人體生理環(huán)境中降解速度很

4、快，往往在治療結(jié)束之前就失去了機械完整性，無法起到骨的支撐替代作用R人體內(nèi)部環(huán)境的 值對健康及治療恢復(fù)有重要影響。人體正常的 值約為，植入鎂合金發(fā)生降解產(chǎn)生的大量 會使周圍組織的 值升高。盡管體液循環(huán)可以自我調(diào)節(jié) 值以保持機體酸堿穩(wěn)定，但如果鎂合金的腐蝕速度過快，局部堿性難以避免，機體組織長時間處于堿性環(huán)境極易引起堿性中毒R氫氣大量溶解于動物的胃和肝臟等組織器官中（表，）。但鎂在人體中降解產(chǎn)生的大量氫氣如果發(fā)生聚集，將對人體不利。氣泡是否形成與植入物周圍組織的氫氣溶解系數(shù)和擴散系數(shù)（表）密切相關(guān)。當氫氣產(chǎn)生的速度大于溶解和擴散速度時，氫氣發(fā)生累積并形成氣泡，數(shù)量眾多的氣泡來不及被血液循環(huán)帶走而

5、在周圍組織中聚集，產(chǎn)生皮下氣泡，引發(fā)炎癥或組織壞死，引起病人不適，延長治療期限。在被用于血管支架時可能破壞血液流動，甚至導(dǎo)致死亡，。此外，快速的氫氣釋放可能使骨細胞無法在鎂合金上良好的吸附沉淀，植入物和周圍骨形成間隙，進而影響到新骨的生長R(s)2（） （）+H陽極反應(yīng)：（） （）陰極反應(yīng)：（） - （）腐蝕產(chǎn)物形成： - （）（） （） 43 （） （兩種腐蝕產(chǎn)物均是難溶物質(zhì)，如果以片狀或大顆粒狀形式進入血液系統(tǒng)或周圍組織，會對人體血液循環(huán)造成阻礙、引起炎癥或排斥效應(yīng)。圖為植入家兔體內(nèi)后周表面沉積的鈣鎂磷酸層形貌，可見腐蝕層呈不規(guī)則龜裂狀，容易發(fā)生絲狀腐蝕造成片層剝落。R可能方案采用納米插層

6、技術(shù)制備了聚合物 /HAp 納米層狀復(fù)合材料，所獲得的插層復(fù)合材料包括明膠 /HAp 復(fù)合材料圖 2( a) 、殼聚糖 /HAp 復(fù)合材料圖 2 ( b) 和 PMMA/HAp 插層復(fù)合材料。( 2) HAp 增強金屬基生物復(fù)合材料目前在生物醫(yī)學領(lǐng)域常用的金屬基生物材料主要包括 Ti 和 Mg 及其合金。這些金屬具有與骨相近的密度和良好的力學性能，但是這些材料都是生物惰性材料，與骨組織之間只能形成一種機械嵌連結(jié)合，植入人體后容易發(fā)生脫落。具有良好生物相容性和骨傳導(dǎo)性的 HAp 可以有效地防止金屬植入體引起的致毒和導(dǎo)致突變的危險，還能提高金屬植入體抗腐蝕能力、傳導(dǎo)新生骨組織的生長、形成牢固的骨鍵合，表