目前医学上应用较多的生物材料,主要有多聚体材料、陶瓷材料、金属材料等,其中多聚体材料降解产生的酸性环境,很容易诱发炎症,同时这类材料负重能力差,不能运用到承重部位,从而限制了其应用;

 
    生物陶瓷材料虽然生物相容性很好,但其负重能力差,极脆,易碎,在骨植入器械的运用方面受到很大的制约;与多聚体材料和生物陶瓷材料相比,金属材料的负重能力强,因为其机械强度高,断裂韧性强。

    其中不锈钢、钛和钴铬合金等是已经临床应用的金属材料,然而此类金属材料会在腐蚀或磨损的过程中产生有毒的金属离子或者金属颗粒,产生可导致组织缺损以及降低生物相容性的炎症级联,同时该类材料的弹性模量和正常骨组织的弹性模量也不是很匹配,容易产生应力遮挡效应,也不利于新的骨组织的生长和塑性,稳定性降低,不仅如此,患者伤愈后还要经过二次手术取出金属材料,承受二次痛苦以及手术费用.

    与已经用于临床的不锈钢、钛和钴铬合金等金属材料相比,生物镁合金具有特殊的优势:首先,镁合金的弹性模量与人骨的弹性模量差不多,可以有效的减弱其它金属骨植入材料植入中存在的应力遮挡效应;其次,镁的生物相容性高,因为镁本来就是人体的基本元素,新陈代谢和骨组织都离不开镁,它还是人体内合成卵磷脂酶的激活剂,镁在一个成年人身体中的含量大约在20 克~30 克,其中近四分之三以上的镁以磷酸盐的形式参与骨骼和牙齿的组成,可见镁对人体的重要性.

    很多研究都已经表明镁合金具有良好地生物相容性,不仅如此,镁合金还有第三个优势,就是其平衡电极电位低,这一优势可以让病人免于二次手术,因为镁合金很容易在人体体液中腐蚀降解,生物医用镁合金由于其特殊的性能,引起了广大科研工作者的兴趣,镁元素是人体必须的常量元素,是人体蛋白质、糖类、脂类、核酸等新陈代谢以及神经肌肉传导收缩必不可少的元素,在骨细胞的再生中发挥着重要的作用, 镁合金作为骨内植入材料,生物相容性较高,可以加快骨组织的愈合能力;作为心血管支架材料的话,可以减少血管内增生、晚期血栓等问题,被誉为"革命性的金属生物材料"

    Mg-Nd-Zn-Zr基合金

    上海交通大学目前已经研发出来新的高性能的生物医用镁合金JDBM,并申请了国内专利保护以及国际的专利保护,JDBM是Mg-Nd-Zn-Zr 基合金,他们从原子,分子的角度对镁的变形机制进行研究,并且通过选择拥有良好生物相容性的合金元素对镁进行实验,最终研发出具有良好生物相容性的,强度与塑性相匹配,能够均匀腐蚀的新型镁合金JDBM[13].

    4 结语

     生物医用镁合金的研究现在还处于起步阶段,毋庸置疑的是生物医用镁合金因为其优异的力学相容性、生物相容性和可降解性,已经成为新一代生物医用可降解金属植入材料的研究热点,然而镁合金材料降解速率快,并由此产生的材料失效、氢气大量集中释放和pH值升高等相关问题,一定程度上制约了其目前在临床医学上的应用,不过相信随着科研工作者的不断努力,一定会研发出一系列可改善镁合金临床制约应用的方法,或研发出新型的生物医用镁合金材料,生物医用镁合金材料一定会有更为广阔的应用前景,成为惠及人类健康的新型金属生物材料.

责任编辑：周娅

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镁合金在生物医用材料中的应用