革命性的生物医用镁合金

　　所谓生物医用金属材料就是与生物体有良好的相容性，在体内有自动可降解性，并有可满足使用要求的力学性能的金属及合金，镁合金是可以全面满足这些要求的医用材料，过去医用金属材料为不锈钢，后来又出现了钛及钛合金，现在镁合金又呈现在医院手术台上，成为第三类医用金属材料，同时在医学应用领域它的性能比不锈钢、聚乳酸及钛的还略胜一筹，因此，医用镁合金的问世在生物医用金属材料发展征程上是有里程碑意义的，具有革命性的。

 

　　与其他常用金属生物医用材料相比，镁合金具有一系列的优点：

 

　　镁在一个60kg的人中正常含量为25g，其中50%存在于骨中，是人体必需的主要元素之一。镁及镁合金的密度（1.74g/cm3~1.85g/cm3）远低于医用钛合金的（4.4g/cm3~4.5g/cm3）及不锈钢的（7.9g/cm3~8.2g/cm3），而与人骨的（1.8g/cm3~2.1g/cm3）相近。

 

　　镁是人体细胞内第二重要的阳离子，其含量仅次于钾的。镁能激活体内多种酶，抵制神经异常兴奋性，维持核酸结构的稳定性，参与体内蛋白质合成、肥肉收缩和体温调节。

 

　　镁及镁合金有高的比强度和比刚度，正弹性模量为41GN/mm2~45GN/mm2，比钛合金的（110GN/mm2~117GN/mm2）低得多，可有效地缓解应力遮挡效应。

 

　　镁的标准电极电位为-2.37V，甚低，在含有Cl- 的人体生理环境中腐蚀降解的特点可将其发展成为可生物降解性金属材料。

 

　　可降解医用镁合金自进入新世纪以来就被誉为“革命性的金属生物材料”，而到医学界的材料工作者关注，已成为工业发展国家和中国在生物材料领域竞相发展的研究项目；德国GKSS轻金属研究所自2007年起每年获得500万欧元的经费支持，研究开发新型可降解镁合金，美国国家自然科学基金于2008年在北卡莱罗纳农业大学投资1800万美元建立革命性医用金属材料国家工程研究中心，主攻可降解镁合金为主的新型医用金属材料及植入器件；德国生物技术公司（Biotyonik）和AAP公司、美国的波士顿科学技术公司（Boston Scientific）等医疗器械跨国企业均致力于可降解镁合金植入件的生产及临床应用研究；中国科学院金属研究所、重庆大学、上海交通大学、北京大学、郑州大学等也开展了可降解生物医用镁合金的研究，并取得了可喜的成果。

 

　　中国科学院沈阳金属研究所杨柯研究员等在研发AZ31镁合金心血管支架方面居国内先进水平，他们自行设计并采用激光切割技术加工支架，克服了镁合金自身塑性不足的缺点，通过表面改性处理实现了支架的分段可控降解，同时在支架外层制备上携带药物的可降解聚合物涂层。

 

　　上海交通大学研发出一种新型生物医用镁合金JDBM，是一种镁-钕-锌-锆合金，具有较大的塑性，室温变形能力可达30%，强度性能相当高，抗腐蚀性能优秀，能满足可降解镁合金心血管支架与骨科内植入材料（接骨板和骨钉）性能要求。该合金可用于制备外科植入材料与心血管支架等。

 

　　镁及镁合金具有比强度和比刚度较高、生物可降解吸收性特点，已引起国内外关注，有着相当大的应用潜力。

 

　　在心血管领域可作为血管支架，对血管壁起机械支撑作用，扩张管道，阻止血管弹性回缩，保持管腔血流畅通；可作为血管缝合线和血管夹；可用作血管吻合术用连接环。

 

　　在外科领域可用作骨板和骨钉、微型夹、血管瘤和大动脉瘤治疗的镁箭、多孔骨修复支架、骨折固定材料、牙种植材料、口腔修复材料、骨组织工程种植工程多孔支架材料；冠状动脉植入支架材料；口腔植入材料和整形外科材料等。

 

　　目前镁合金在医用材料方面的应用开发主要集中于：研发高纯镁合金和新合金，可降解镁合金，材料表面改性等。