目前醫(yī)學上應(yīng)用較多的生物材料,主要有多聚體材料、陶瓷材料、金屬材料等,其中多聚體材料降解產(chǎn)生的酸性環(huán)境,很容易誘發(fā)炎癥,同時這類材料負重能力差,不能運用到承重部位,從而限制了其應(yīng)用;

 
    生物陶瓷材料雖然生物相容性很好,但其負重能力差,極脆,易碎,在骨植入器械的運用方面受到很大的制約;與多聚體材料和生物陶瓷材料相比,金屬材料的負重能力強,因為其機械強度高,斷裂韌性強。

    其中不銹鋼、鈦和鈷鉻合金等是已經(jīng)臨床應(yīng)用的金屬材料,然而此類金屬材料會在腐蝕或磨損的過程中產(chǎn)生有毒的金屬離子或者金屬顆粒,產(chǎn)生可導致組織缺損以及降低生物相容性的炎癥級聯(lián),同時該類材料的彈性模量和正常骨組織的彈性模量也不是很匹配,容易產(chǎn)生應(yīng)力遮擋效應(yīng),也不利于新的骨組織的生長和塑性,穩(wěn)定性降低,不僅如此,患者傷愈后還要經(jīng)過二次手術(shù)取出金屬材料,承受二次痛苦以及手術(shù)費用.

    與已經(jīng)用于臨床的不銹鋼、鈦和鈷鉻合金等金屬材料相比,生物鎂合金具有特殊的優(yōu)勢:首先,鎂合金的彈性模量與人骨的彈性模量差不多,可以有效的減弱其它金屬骨植入材料植入中存在的應(yīng)力遮擋效應(yīng);其次,鎂的生物相容性高,因為鎂本來就是人體的基本元素,新陳代謝和骨組織都離不開鎂,它還是人體內(nèi)合成卵磷脂酶的激活劑,鎂在一個成年人身體中的含量大約在20 克~30 克,其中近四分之三以上的鎂以磷酸鹽的形式參與骨骼和牙齒的組成,可見鎂對人體的重要性.

    很多研究都已經(jīng)表明鎂合金具有良好地生物相容性,不僅如此,鎂合金還有第三個優(yōu)勢,就是其平衡電極電位低,這一優(yōu)勢可以讓病人免于二次手術(shù),因為鎂合金很容易在人體體液中腐蝕降解,生物醫(yī)用鎂合金由于其特殊的性能,引起了廣大科研工作者的興趣,鎂元素是人體必須的常量元素,是人體蛋白質(zhì)、糖類、脂類、核酸等新陳代謝以及神經(jīng)肌肉傳導收縮必不可少的元素,在骨細胞的再生中發(fā)揮著重要的作用, 鎂合金作為骨內(nèi)植入材料,生物相容性較高,可以加快骨組織的愈合能力;作為心血管支架材料的話,可以減少血管內(nèi)增生、晚期血栓等問題,被譽為"革命性的金屬生物材料"

    Mg-Nd-Zn-Zr基合金

    上海交通大學目前已經(jīng)研發(fā)出來新的高性能的生物醫(yī)用鎂合金JDBM,并申請了國內(nèi)專利保護以及國際的專利保護,JDBM是Mg-Nd-Zn-Zr 基合金,他們從原子,分子的角度對鎂的變形機制進行研究,并且通過選擇擁有良好生物相容性的合金元素對鎂進行實驗,最終研發(fā)出具有良好生物相容性的,強度與塑性相匹配,能夠均勻腐蝕的新型鎂合金JDBM[13].

    4 結(jié)語

     生物醫(yī)用鎂合金的研究現(xiàn)在還處于起步階段,毋庸置疑的是生物醫(yī)用鎂合金因為其優(yōu)異的力學相容性、生物相容性和可降解性,已經(jīng)成為新一代生物醫(yī)用可降解金屬植入材料的研究熱點,然而鎂合金材料降解速率快,并由此產(chǎn)生的材料失效、氫氣大量集中釋放和pH值升高等相關(guān)問題,一定程度上制約了其目前在臨床醫(yī)學上的應(yīng)用,不過相信隨著科研工作者的不斷努力,一定會研發(fā)出一系列可改善鎂合金臨床制約應(yīng)用的方法,或研發(fā)出新型的生物醫(yī)用鎂合金材料,生物醫(yī)用鎂合金材料一定會有更為廣闊的應(yīng)用前景,成為惠及人類健康的新型金屬生物材料.

責任編輯：周婭

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鎂合金在生物醫(yī)用材料中的應(yīng)用