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基本信息
- 項目名稱：
- 可降解生物醫(yī)用鎂合金動態(tài)腐蝕性能研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 鎂是人體所需的常量元素之一，利用鎂及其合金的腐蝕特性開發(fā)醫(yī)用可降解金屬材料應(yīng)該是安全的，同時還可以解決目前臨床廣泛應(yīng)用的可降解高分子材料強度、剛性和穩(wěn)定性較低等問題[5]。 本課題通過研究這種具有可控降解性能的生物植入鎂合金，制作非永久性的生物植入構(gòu)件，控制其降解時間，并進(jìn)一步進(jìn)行活體實驗，來滿足醫(yī)學(xué)治療的需要，以減少通過手術(shù)取出植入物時對病人造成的痛苦以及不必要的開銷。
- 詳細(xì)介紹：
- 鎂是人體所需的常量元素之一，是人體內(nèi)僅次于鈣、鈉和鉀的常量元素，它參與體內(nèi)的一系列新陳代謝的過程，包括骨細(xì)胞的形成，加速骨愈合能力等，鎂還與神經(jīng)、肌肉及心臟功能關(guān)系密切，能減少血液中膽固醇的含量，防止動脈硬化、高血壓和心肌梗塞，提高心血管的抗病毒能力[1-2]。國外醫(yī)學(xué)專家還發(fā)現(xiàn)鎂有降低癌癥發(fā)病率的功用[3]。可見，鎂離子在適當(dāng)范圍內(nèi)對人體是有益的。用鎂及鎂合金作硬組織植入材料，可以不考慮微量金屬離子對細(xì)胞的毒性，成人每人每日需要量超過350mg[4]。利用鎂及其合金的腐蝕特性開發(fā)醫(yī)用可降解金屬材料應(yīng)該是安全的，同時還可以解決目前臨床廣泛應(yīng)用的可降解高分子材料強度、剛性和穩(wěn)定性較低等問題[5]。 本課題通過研究這種具有可控降解性能的生物植入鎂合金，制作非永久性的生物植入構(gòu)件，控制其降解時間，并進(jìn)一步進(jìn)行活體實驗，來滿足醫(yī)學(xué)治療的需要，以減少通過手術(shù)取出植入物時對病人造成的痛苦以及不必要的開銷。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 近幾年來，鎂及鎂合金應(yīng)用于醫(yī)療方面。而現(xiàn)在常用的醫(yī)療材料有不銹鋼，高分子材料，鈦合金等，但就當(dāng)前使用的最為 廣泛的鈦合金，其彈性模量和骨骼的彈性模量并不匹配，會引起應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，不利于骨骼的愈合。其次材料本身不能降解，患者需要進(jìn)行二次手術(shù)，對患者造成二次損傷。由于鎂及鎂合金具有良好的生物相容性，我們在保證合金力學(xué)性能的基礎(chǔ)上對其腐蝕速率進(jìn)行分析，設(shè)計出具有良好降解性的生物鎂合金材料
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- 目前我國運用較多的是鈦合金，不僅價格昂貴而且生物相容性有限，特別是在彈性模量上與骨骼彈性模量不匹配，引起應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，不利于骨骼的生長 鎂合金的突出優(yōu)點在于： ①資源豐富，價格低廉， ②良好的生物相容性和生物可降解性[6。 ③鎂對于骨髓細(xì)胞的生長沒有抑制作用,也沒有發(fā)現(xiàn)細(xì)胞溶解現(xiàn)象 ④金屬鎂可以促進(jìn)骨細(xì)胞的形成，加速骨的愈合；⑤對于可降解性鎂合金，適量的腐蝕產(chǎn)物可以被人體吸收[7]。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 鎂合金具有良好的生物相容性和可降解性，對其進(jìn)行合理的熱處理,提高組織力學(xué)性能和腐蝕性能必然能夠得到廣泛的運用，加之，鎂合金的資源豐富,價格低廉也必然會受到廣大患者的青睞。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 鎂元素是是人體的常量元素,其合金具有較高的比強度、比剛度、良好的生物相溶性和可降解性，并最接近人的骨骼密度，在醫(yī)用植入材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對不同熱處理狀態(tài)的鎂合金做了動態(tài)腐蝕性能研究，為鎂合金應(yīng)用在醫(yī)用植入材料做了初步的工作，對今后更加深入的研究奠定了基礎(chǔ)。 本文所用的鎂合金功能材料是在純鎂中加入一定量的鎂鋯、鎂釔中間合金和鑭鈰混合稀土熔煉而成的。對鎂合金鑄錠進(jìn)行固溶和時效兩種熱處理工藝，并分別對其在人體模擬液Hank溶液中進(jìn)行動態(tài)腐蝕試驗，并與純鎂在人體模擬液Hank溶液中動態(tài)腐蝕進(jìn)行比較。模擬液溫度為37.5℃，液體流量為1. 3L/min，液體PH值為6.5。用電子天平測量不同狀態(tài)試樣的腐蝕失重情況，分析不同熱處理工藝對合金腐蝕性能影響并和純鎂比較。 試驗結(jié)果表明：成分為 1%Y 1%（La-Ce） 1%Zr 的鎂合金固溶狀態(tài)腐蝕速率最慢，固溶+時效狀態(tài)最快。鎂及鎂合金初期腐蝕速度較快，隨時間延長逐漸減慢最后趨于穩(wěn)定。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 目前，國內(nèi)將鎂及鎂合金作為生物醫(yī)用材料的研究和應(yīng)用還較少。但是，在國際上已有研究人員作了研究和嘗試。鎂及鎂合金的生物醫(yī)用研究通常是用于以下一些方面：骨固定材料、骨組織工程多孔支架材料、冠狀動脈植入支架材料以及口腔植入材料和整形外科材料等。 如今廣泛應(yīng)用于骨板、骨釘?shù)纳镝t(yī)用材料主要是鈦及鈦合金、不銹鋼及聚乳酸等。但是，這些材料都存在一定的局限性。例如：采用鈦及鈦合金、不銹鋼等金屬材料作為生物醫(yī)用材料時會發(fā)生應(yīng)力遮擋效應(yīng)，即將該金屬材料植入人體后，因其與人骨材料的彈性模量不匹配而產(chǎn)生的人骨受力被遮擋的效應(yīng)，這會使骨骼強度降低、愈合遲緩。而聚乳酸等高分子材料力學(xué)性能較差，很難承受較大的負(fù)重。而鎂及鎂合金有高的比強度和比剛度，且鎂及其合金的楊氏模量約為45GPa，更接近人骨的彈性模量（20GPa），能有效降低應(yīng)力遮擋效應(yīng)。 對于發(fā)展骨組織工程支架材料，需要它既要有良好的力學(xué)性能，又要有類似于骨的多孔結(jié)構(gòu)和生物可降解性能。近期的研究表明，鎂的性能基本符合骨組織工程多孔支架的要求，即較低的彈性模量、適當(dāng)?shù)膹姸?、良好的生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性能等。作為冠狀動脈內(nèi)支架的研究，自從1976年德國醫(yī)生安德里亞?格隆茨戈首次提出支架的設(shè)想，最早是于1986年由Sigwart及其同事使用網(wǎng)狀管形金屬絲植入冠狀動脈內(nèi)，旨在減少冠狀動脈成形術(shù)后管腔的彈性回縮?？捎糜谥委煾鞣N類型的心絞痛、急性心肌梗死等[31]。到20世紀(jì)90年代冠脈支架廣泛應(yīng)用臨床以來，已經(jīng)出現(xiàn)了第三代可吸收藥物洗脫支架。但目前以不銹鋼和鈷鉻合金為基礎(chǔ)的藥物洗脫支架（DES）仍不能從根本上解決亞急性血栓形成和再狹窄的問題[32-35]，于是生物可降解支架開始成為關(guān)注的焦點和熱點。鎂合金具有理想的機械支撐力、良好的生物相容性且容易降解，其降解產(chǎn)物參與新陳代謝。因此，鎂合金被認(rèn)為是比較合適的生物可降解支架材料[36]。 總之，目前大部分的研究都處于實驗狀態(tài)，并沒有被廣泛使用，因此對于這方面進(jìn)行研究和開發(fā)是很有必要的。
