镁合金作为生物医用材料的潜在优势

医用镁及镁合金材料表面改性的应用摘要镁是可被人体吸收的常量元素, 且具有较高的比强度和比刚度, 在医用植入材料领域具有广阔的应用前景。

本文综述了医用镁及镁合金作为生物医用材料的表面改性技术的研究现状。

关键词：镁合金；表面改性；生物医用材料1 镁及镁合金作为医用材料的优点1.1 优良的机械性能镁属于轻金属，在现有的工程用金属中密度最小，仅为 1.74 g/cm3，并且与人骨的密质骨密度(1.80 g/cm 3)极为接近。

其导热率好，无磁性，对CT 或磁共振图像干扰小。

镁及镁合金的机械性能比其他常用金属材料更接近天然骨，如用作植入材料，其适中的弹性模量能够有效缓解应力遮挡效应，对骨折愈合、种植体的稳定具有重要作用。

镁合金具有很好的流动性与快速凝固率，尺寸稳定性好，是良好的压铸材料，且容易切削加工。

1.2 生物活性、介导成骨作用及生物相容性镁是人体必需的元素，人体含量仅次于钾、钠、钙，几乎参与人体所有的新陈代谢活动。

镁也是组成骨的主要成分，能促进骨、牙齿及细胞形成并在骨的矿物质代谢中起重要的调节作用。

含有镁离子的生物陶瓷种植体、胶原的表面成骨细胞黏附增加，整合素表达及信号传导蛋白基因表达增高，骨整合能力增强。

镁基种植体较聚乳酸表面有更多钙磷酸盐形成，周围骨量增加，提示高浓度的镁离子可提高成骨细胞的活性；在体外环境中镁可促进磷酸钙沉积，增加介导成骨作用，同时改善原位耐蚀性。

1.3 可降解性镁的标准平衡电位为-2.34 V ，低于其他工业合金；氧化膜疏松多孔，不能对基体起到良好的保护作用，尤其是在含有氯离子的腐蚀介质中，呈示出较高的化学和电化学活性，作为可降解材料具有其天然优势。

2 存在的问题镁及镁合金的耐蚀性能较差，很容易发生点蚀，在有Cl-存在的环境中腐蚀速率更快，且在周围介质的pH值低于11.5时，镁合金在人体内的腐蚀会加快。

人体内的pH值约为7.4，在手术后的人体代谢吸收过程中可能会引起人体内二级酸液过多症，使体内环境的pH值低于7.4 ，所以镁合金作为植入材料在体内会加速腐蚀。

生物医用镁合金的腐蚀与防护研究进展摘要由于具有优异的力学性能、生物相容性和可降解性，镁及其合金成为一种极具潜力的生物医用可降解金属植入材料，并且是目前该领域的研究热点。

但由于镁及其合金具有较快的腐蚀速率，严重制约了其在临床上的应用。

因此开发高强度、高韧性、高耐蚀且降解行为可控的高性能镁合金迫在眉睫。

本文结合近五年积累的众位科研人员关于医用镁合金腐蚀与防护的研究资料，在此基础上综述了生物医用可降解镁合金的最新研究进展，分别详细介绍了镁及其合金作为生物医用材料的优势与不足、腐蚀机理，腐蚀的表征技术和腐蚀的防护技术的相关研究，并一定程度上分析了未来医用镁合金发展中需要解决的问题和未来发展方向。

关键词：镁合金；生物医用；腐蚀；防护ABSTRACTDue to the excellent mechanical properties, biocompatibility and degradability, magnesium and its alloys become a potential biomedical degradable implant materials, which is the research focus in the field.However , the corrosion rate of magnesium and its alloys is faster,which severely restrict its clinical application.So the development of high strength, high toughness, high corrosion resistance and controllable degradation behavior of high performance magnesium alloys is bining with nearly five years of accumulation of medical research data about corrosion and protection of the magnesium alloy which is made by researchers , on which this paper summarizes the latest research progress of magnesium and its alloys was introduced in detail, such as the advantages and disadvantages of biomedical materials, corrosion mechanism, characterization of corrosion and corrosion protection technology research, and to some extent, the analysis of the problems need to be solved in the development of future medical magnesium alloys and the future development direction.Key Words:magnesium alloys ; biomedical;corrosion ;protection文献综述作为材料的一个重要分支，生物医用材料(Biomedicalmaterials)的发展和应用关系到人类的生命健康和社会文明的进步，正吸引着越来越多的关注。

生物医用材料力学镁合金随着生物医学领域的不断发展和进步，材料科学在医疗器械和人工植入物方面起到了至关重要的作用。

力学镁合金作为一种具有优异生物相容性的材料，受到了广泛关注和研究。

力学镁合金是由镁和其他合金元素如钙、锌、锰等组成的复合材料。

镁作为第七大元素，具有重量轻、强度高、生物相容性好等优点，因此在生物医学领域有着广泛的应用前景。

而添加其他合金元素可以进一步改善材料的性能，如增加硬度、耐腐蚀性和生物降解性等。

力学镁合金具有优异的生物相容性。

生物相容性是指材料与生物体组织之间相互作用的能力。

力学镁合金具有与人体骨骼和软组织相似的密度和弹性模量，能够减少对周围组织的刺激和排异反应。

此外，镁合金还可以促进骨细胞的生长和再生，有利于骨骼修复和植入物的稳定性。

因此，力学镁合金在骨折修复、骨植入和人工关节等领域具有广泛应用前景。

力学镁合金具有良好的力学性能。

力学性能是指材料在外力作用下的变形和破坏行为。

力学镁合金具有较高的比强度和比刚度，能够承受较大的载荷和应力，同时保持良好的韧性和延展性。

这使得力学镁合金在医疗器械和植入物中能够承受人体复杂的力学环境，如骨骼运动和承载力等。

此外，镁合金还具有较好的耐腐蚀性，能够在体液和体内环境下长期稳定地工作。

力学镁合金具有良好的生物降解性。

生物降解性是指材料在生物体内逐渐分解和吸收的能力。

力学镁合金可以通过调节合金元素的含量和比例来控制其生物降解速度，从而满足不同临床应用的需要。

例如，在骨折修复中，力学镁合金可以逐渐降解为镁离子，促进骨细胞的生长和骨组织的再生。

而在人工植入物中，力学镁合金可以逐渐被周围组织所吸收，避免了二次手术取出植入物的需求，减少了患者的痛苦和风险。

然而，力学镁合金在应用过程中仍然存在一些挑战和问题。

首先，镁合金的腐蚀性较高，容易与体液中的氧、水和氯等发生反应，形成腐蚀产物。

其次，力学镁合金的加工性较差，难以制备出复杂形状和精密尺寸的植入物。

此外，镁合金的生物毒性和热稳定性也需要进一步研究和改进。

科技成果——微合金化医用可降解镁合金成果简介常见的生物可降解材料有聚合物材料（如聚乳酸）、某些陶瓷材料（如磷酸钙）和金属材料等，其中聚合物材料的强度较低，而陶瓷材料的韧性较差。

近年来，以生物可降解镁合金为代表的新一代医用可降解金属材料的研究受到人们的关注。

镁合金的优势表现在：（1）镁（1.738g/cm3）及其合金（1.75-1.85g/cm3）密度低，不到医用钛合金密度的1/3，与人密质骨（1.75g/cm3）极其相近。

（2）镁及镁合金有高的比强度与比刚度，杨氏模量约为45GPa，不到医用钛合金弹性模量（109-112GPa）的1/2，与人体骨弹性模量最为接近，能有效缓解骨科植入物的应力遮挡效应。

（3）镁是人体所必需的一种重要元素，在人体的正常含量为25g，半数存在于骨骼中，它与生命的维持、身体的健康有着极其密切的关系。

（4）镁化学性质活泼，在人体环境极易腐蚀，可实现金属植入体在体内逐渐降解直至最终消失的临床医学目的。

但是由于其可降解的特性，镁合金中全部元素都将进入人体，其合金化元素的毒性问题就显得尤为重要。

目前用于研究的商用镁合金大都含有铝（Al）和稀土元素，人体对这些合金化元素的摄入存在一个安全范围，过量的Al的摄入会导致老年痴呆，而过量重稀土元素的摄入会很容易在脑中富集而表现出毒性作用。

基于元素毒性考虑的新型医用合金体系的设计与开发是亟待解决的问题。

针对现有技术中对镁合金的需求，本项研发出一种微合金化医用可降解镁合金及其制备方法，通过在镁基体中选择性的加入微量的无毒或低毒性的锶（Sr）、镧（La）、钕（Nd）、钆（Gd）、锆（Zr），构成了微锶-微稀土-微锆的新型镁合金体系；在高纯镁的基础上，通过微量加入Sr、La、Nd、Gd、Zr合金化元素达到了细化晶粒、增强增韧、提高耐腐蚀能力的作用；同时，有效控制植入体进入人体的各合金化元素的总含量，将其控制在生物安全范围内。

本发明的优点在于：（1）本发明所述的微合金化医用可降解镁合金，通过选用人体必需元素Sr以及低毒性元素La、Nd、Gd、Zr并控制元素添加量在较低水平，来降低医用可降解镁合金的生物毒性。

镁合金作为生物医用材料的潜在优势、存在的问题及解决思路摘要近几十年来，镁及其合金在医疗领域的价值正飞速提升，应用也日益广泛，其作为硬组织植入材料与现有的各种临床金属植入材料相比有许多突出的优点[1]。

然而，镁合金当然也不完美，也存在缺点，令其应用受到限制[1]。

那么，这些优势和缺陷究竟是什么如何让其性能更完善呢本文就这些问题进行了简要论述。

然而由于笔者才疏学浅，加之时间仓促，文中疏漏之处在所难免，尚有待进一步修改和完善，同时敬请各位读者多多批评指正。

关键词：镁合金，医用材料，植入体，腐蚀一、引言目前的生物医用材料主要有部分金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料及仿生材料等[1]。

医用金属材料与高分子材料和无机非金属材料相比，具有较高的强度、韧性和加工性能，因此应用最为广泛[2]。

目前，临床应用的医用金属主要有不锈钢、钴基合金、钛合金、形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、镐等。

但临床应用表明，以上材料均存在弊端[3]，如：1.某些金属植入体含Al元素[4]。

该元素可对器官造成损伤，且能导致骨软化、贫血[5][6]、老年痴呆及神经紊乱等多种病症[5][6]；2.某些材料会在体内释放出毒性金属离子[1]，引起受体发炎和排异反应[7]；3.部分不锈钢植入体在生理系统环境中会发生缝隙腐蚀、摩擦腐蚀与疲劳腐蚀破裂等状况[8][9]，并因此释放出Ni2+、Cr3+及Cr5+等离子，同时造成假体松动，最终引起植入体失效[10]；4.相当一部分材料的弹性模量与人骨不够相近，例如：不锈钢的弹性模量约为200GPa，钛合金约100GPa[4]，而人骨仅10～40GPa。

这必然会导致应力遮挡效应，进而减少对新生骨组织生长和重塑的诱导作用[1]，并最终造成植入体的不稳定、组织愈合迟缓甚至植入失败等后果[1][11]。

5.不锈钢、钴基合金和钛基合金皆为生物惰性材料，在人体中不发生或仅发生微弱的化学反应，因而在生物环境中相当稳定[4]，无法自行降解[1]。

与其它常用金属基生物材料相比，镁及镁合金具有以下优势口]：具有比强度和比刚度较高、生物相容性和可降解性良好等特点(1)镁在人体内的正常含量为25g，半数存在于骨骼中。

镁及镁合金的密度远低于钛合金，与人骨密度接近。

(2)镁是人体细胞内的阳离子，其含量仅次于钾，镁参与蛋白质的合成，能激活体内多种酶，调节神经肌肉和中枢神经系统的活动，保障心肌正常收缩及体温调节。

(3)镁的标准电极电位低，在含有氯离子的人体生理环境中可腐蚀降解，在植入人体后随着人体的自愈合而被吸收降解，无需二次手术。

(4)镁及镁合金有高的比强度和比刚度，杨氏模量为41～45GPa，可有效缓解应力遮挡效应由于不锈钢、钴铬钼合金、钛合金等在人体组织中很容易磨损与腐蚀,产生对人体有害磨屑和金属阳离子(如Cr、Ni、V、Al等),导致毒性或者器件失效。

另外,不锈钢、钛合金弹性模量大,与骨不能良好地匹配而造成“应力遮蔽”效应,使骨的生长和发育得不到应有的刺激和强化,导致骨损伤部位骨质疏松和自体骨退化,甚至引发“二次骨折”。

目前常用的金属植入物是生物惰性材料,长期固定并留在人体组织中,有引发炎症的隐患,而且,治愈后如需拆除则要进行第二次手术,增加了治疗费用和患者的痛苦。

目前研究开发的生物可降解材料主要是聚合物材料和某些陶瓷,但是,聚合物材料的力学性能通常较低,而陶瓷材料的韧性较差。

镁合金缺点镁合金降解过快时有一定弊端，如组织愈合需要一定的时间，若镁合金降解较快，不能充分发挥其生物学作用，导致组织愈合不良，甚至治疗失败；而且，镁合金降解过程中的产物在组织周围大量聚集，不能较快被吸收，也会影响组织功能恢复。

提高镁合金耐体液腐蚀性能的途径主要有采用高纯镁合金、合金化、合金表面涂层和快速凝固工艺等。

可降解镁合金材料的研究目前处于起步阶段。

镁合金能否成为医用可降解材料，材料的安全性和降解速率的控制是2个基本条件：一方面，可降解材料生物相容性的系统评价是其成为医用材料的基础；另一方面，可降解生物材料要求材料降解速度与组织新生或者愈合速度之间匹配。

据张小农介绍，他们研究的镁锌合金主要有五
降解速度控制问题仍待解决
整个研究过程也不是一帆风顺的。

张小农在研究中发现，镁锌合金这种
“作为当前生物材料研究的热门之一，我们研究的镁锌合金作为生物可
张小农说：“我们课题组已经创建了上海奥芮济医疗科技有限公司实施有关成果的实用转化，一些具有羟基磷灰石涂层的骨钉、髓内针等骨内固定器械预计将在本年度内研发完成。

而植入大动物的体内实验安排在明年初开展，此后6个月的植入实验研究结果出来后将会确定是否能进行下一步的人体实验。

我们希望未来的2~3年内可降解吸收生物镁锌合金能够走出实验室，制造出的各类医疗器械将走进普通人的生活中，从而提高人们的生活和健康水平。

”。

医用镁合金的材料设计与成骨作用机制医用镁合金是一类在医疗领域中应用的材料，其主要成分包括镁及其合金。

这些合金通常包括锌、锶、铝等元素，以调节合金的性能。

医用镁合金具有良好的生物相容性和可降解性，逐渐被用于骨科领域，主要用于骨折固定器材和骨修复。

材料设计：1.生物相容性：医用镁合金要求具有较好的生物相容性，以减少对人体的排斥反应。

通过调整合金中的元素组成，尤其是添加微量的锌、锶等元素，可以改善合金的生物相容性。

2.机械性能：骨科材料需要具备适当的机械性能，以提供足够的强度和稳定性。

通过合金中添加不同比例的元素，可以调控材料的强度、延展性等机械性能。

3.降解性：医用镁合金的降解性是其独特的优势，可以避免二次手术去除植入物。

合金的降解速度可以通过控制合金中镁的含量和表面涂层等方式来调节。

成骨作用机制：1.促进骨细胞活性：医用镁合金的表面有助于骨细胞的黏附、增殖和分化，从而促进骨细胞的活性，有利于骨组织的生长。

2.提供必需元素：镁元素是人体骨骼中的重要组成部分，通过医用镁合金释放出的镁离子，有助于提供人体所需的元素，促进骨细胞的生长和骨组织的再生。

3.调控骨髓基质：医用镁合金与骨髓基质相互作用，促使骨基质的分泌和沉积，有助于新骨组织的形成。

4.降解释放生物活性物质：医用镁合金在降解过程中，会释放出一些生物活性物质，如氧化镁、氧化锌等，对骨组织的生长和修复具有促进作用。

在使用医用镁合金时，需要考虑合金的具体成分、制备工艺和应用环境等因素，以确保其在植入体内的可控性和安全性。

此外，医用镁合金的研究还在不断发展，以进一步提高其性能，拓展在医学领域的应用。

Mg-Zn-Zr-Mn生物镁合金及骨螺钉的医用性能研究的开题报告题目：Mg-Zn-Zr-Mn生物镁合金及骨螺钉的医用性能研究一、研究背景和意义镁合金作为一种新型的生物医用材料，具有生物可降解、生物相容性良好等优点，在骨科领域得到了广泛的应用。

Mg-Zn-Zr-Mn生物镁合金在镁合金中具有更好的力学性能和腐蚀性能，因此有望成为一种理想的骨科植入材料。

然而，由于人体内生理环境的复杂性以及镁合金自身的缺陷，目前仍存在一些问题，如腐蚀速率过快、力学性能不足等。

因此，需要进行更深入的研究，以提高镁合金材料的生物相容性和耐腐蚀性能，从而更好地应用于临床。

二、研究内容和方案1.合金材料制备：选用Mg-Zn-Zr-Mn为基础元素，采用真空感应熔炼和快速凝固技术，制备不同成分比例的Mg-Zn-Zr-Mn合金材料。

2.材料性能测试：对制备的Mg-Zn-Zr-Mn合金材料进行力学性能、耐腐蚀性能、生物相容性等方面的测试和评价，包括拉伸和弯曲强度、硬度、降解速率、材料的电化学行为等。

3.骨螺钉制备：根据Mg-Zn-Zr-Mn合金的性能，设计出适应于不同骨部的骨螺钉，并进行制造工艺的优化和改进。

4.临床应用研究：通过动物模型验证合金材料和骨螺钉在生物可降解性、生物相容性、力学性能等方面的可行性，探究其在临床应用中的优缺点及其影响因素，为其进一步推广提供支持和参考。

三、研究的创新点和预期成果1.合金材料制备优化：多种元素的比例设计及真空感应熔炼和快速凝固技术的应用，能够提高合金材料的力学性能、抗腐蚀性能等。

2.骨螺钉设计及制造工艺改进：针对不同骨部的特点，设计出适合的骨螺钉，并进行制造工艺的优化和改进，使其更加符合临床应用需求。

3.临床应用验证：通过动物模型验证合金材料和骨螺钉在生物可降解性、生物相容性、力学性能等方面的可行性，为其在临床应用中提供支持和参考。

预期成果：该研究可望提高Mg-Zn-Zr-Mn合金材料的耐腐蚀性能和机械性能，同时探究其在生物体中的行为、生物相容性等方面，以提高其在医用领域的应用前景和质量。

新型镁合金材料的研究与应用在现代工业中，材料的选择至关重要。

随着技术的不断发展，材料的种类也越来越多。

其中，镁合金作为一种新型材料，近年来受到了越来越多的关注。

下面，就让我们一起来了解一下新型镁合金材料的研究和应用吧。

一、镁合金的概述镁合金是以镁为主要合金元素，同时添加少量的铝、锌、锰等元素制成的一类轻质合金。

相较于其他金属材料，镁合金具有以下优点：（1）低密度：镁合金的密度仅为铝的2/3，钢的1/4，是一种极为轻质的金属材料。

（2）高比强度：比强度是材料的抗拉强度和密度之比。

镁合金的比强度极高，达到了一定水平。

（3）良好的机械性能：镁合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率等机械性能优越。

（4）良好的导热性和导电性：镁合金具有良好的导热性和导电性，广泛应用于电器、电子、航空航天和汽车等领域。

（5）低加工成本：镁合金易于切削加工和变形加工，因此其加工成本低，更适合批量生产和制造。

基于以上种种优点，镁合金在现代工业中得到了广泛的应用，并且正在逐渐成为一种重要的材料。

二、新型镁合金材料的研究在过去的几十年中，许多研究人员一直致力于研究新型镁合金材料。

他们的工作主要围绕以下几个方面展开：（1）综合性能的提高：研究人员通过选择不同的合金元素、调整合金比例或采用新的加工方法，提高了镁合金的综合性能。

（2）耐腐蚀性的提高：镁合金材料容易受到腐蚀，因此研究人员致力于研究如何提高其耐腐蚀性能。

（3）高温稳定性的提高：镁合金在高温下会出现弱化现象，影响其使用寿命，因此研究人员致力于研究如何提高其高温稳定性。

同时，为了推动新型镁合金材料的研究进程，各大高校和科研机构也在加紧研究。

例如，中国科学院金属研究所研制出了高强度、高塑性镁合金系列材料。

三、新型镁合金材料的应用由于镁合金具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，因此已经广泛应用于很多领域。

（1）航空航天领域：镁合金被广泛用于制造飞机和火箭等各类航天器材料。

（2）汽车领域：在汽车制造过程中，镁合金用于制造发动机、车身、悬挂和制动系统等部件。

镁合金在生物医学上的应用与发展镁合金由于其在生物医学领域的一系列独特性能，正在逐渐成为一种有潜力的新型生物医学材料。

本文将对镁合金在生物医学上的应用与发展进行详细介绍。

首先，镁合金具有优异的生物相容性。

镁是人体中的一种必需元素，具有良好的生物相容性和生物活性。

与传统的金属材料（如不锈钢、钛合金）相比，镁合金可以更好地适应人体环境，减轻组织炎症反应，促进人体自愈。

此外，镁合金还能够释放镁离子，镁离子对于骨骼生长和修复非常重要，有利于骨组织再生和愈合。

其次，镁合金具有轻质优势。

镁合金的密度只有铝和钛的两三分之一，使得它成为制造骨科和牙科植入物的理想材料。

由于轻质性质，镁合金可以显著减轻患者的负担，降低手术风险，并增加人工关节和牙齿等植入物的生物相容性和使用舒适性。

第三，镁合金具有良好的机械性能。

镁合金具有较高的抗拉强度和弹性模量，可以有效承受在人体内持久的机械负荷。

这使得它成为制造骨钉、骨板和牙种植体等植入物的理想材料，提高了治疗效果和患者的生活质量。

此外，镁合金还具有可降解性。

镁合金在体内能够逐渐降解，并逐步被人体新生组织所代替，最终完全被吸收。

这种可降解性能使得镁合金成为制造支架、螺钉和导管等临时植入物的理想材料，避免了二次手术的需要，减轻了患者的痛苦。

然而，镁合金在生物医学上的应用也存在一些挑战。

首先，镁合金在生物体内的腐蚀速度仍然需要进一步控制。

过快的腐蚀速度会导致过多的金属离子释放，可能对周围组织产生毒性影响。

其次，镁合金的力学性能尚不如传统的金属材料。

需要进一步改进镁合金的力学性能，以满足临床实际应用的需要。

尽管面临挑战，镁合金在生物医学领域的应用前景仍然广阔。

未来的发展方向包括优化镁合金的成分和制备工艺，增强其力学性能和可降解性能，控制其腐蚀速度，并进一步探索其在骨组织工程、心血管介入、神经修复和药物传递等方面的应用。

总结起来，镁合金在生物医学上的应用与发展具有巨大潜力。

它的优异生物相容性、轻质性能、良好机械性能和可降解性能，使其成为制造植入物的理想材料。

1.3镁基生物医用金属材料的研究现状镁在地壳中的储藏量极其丰富，其储藏量达到百分之2.8，位居第6位。

我国是镁资源大国，储藏量居世界首位;产量也居十世界首位，占全球2/3;但是我国并非镁工业强国，镁工业还处十起步阶段，原镁生产规模小而分散，技术比较落后，品质不够稳定，出口的产品大部分是初级的廉价的原料产品。

国家政府部门已经投入大量的资金进行相关问题的研究和开发。

随着国际国内镁产品开发空间的增大，镁资源将发挥更为重要的作用，镁有可能继铜、铝后的下一代热门行业。

从近几十年来的研究报告不难发现，镁合金作为生物医用金属材料与现在已经临床使用的其它生物医用金属材料相比具有明显优势:1资源丰富，价格低廉;2优异的生物相容性和生物可降解性;3镁离子是人体必不可缺的金属阳离子，几乎参与所有的能量代谢;4良好的力学相容性，以镁为基体的合金的弹性模量和密度最接近人体骨骼弹性模量和密。

更为重要的是，镁合金本身在生物体中可以逐渐降解，由新生骨组织逐渐代替原先的植入体，是理想的生物支架材料Wittea等人通过研究不同类型的镁合金在生物体内的腐蚀降解情况，发现镁合金更能促进周围骨组织的生长。

也有研究表明添加稀土兀素能以高镁合金的生物相容性，如在镁中加入CeCI3可以抑制肿瘤的产生，加Y203的轻基磷灰石能更好的与骨组织结合。

根据人骨组织是多孔结构的特点，还开发出了多孔铁合金，新骨可以在多于合金的孔洞中生长，镁合金与新骨的结合强度明显提高1.4镁基生物医用金属材料的优势与存在问题1.4.1医用镁合金生物相容性近年来，开发出来的许多金属基生物材料或多或少存在一定的问题。

如NiTi形状记忆合金会释放对人体有害的镍离子钦合金植入人体后产生过敏和应力遮挡效应镁元素是新陈代谢和骨组织中的基本元素，是人体内合成卵磷脂酶的激活剂。

在成人体内，镁含量约为20-30g，其中70%以上以磷酸盐形式参与骨骼与牙齿的组成，其余分布在软组织和体液中，成人一般镁的口需求量为200-300mg。

医用镁合金的临床应用
医用镁合金的临床应用指的是将镁合金作为医用材料，用于治疗和修复人体损伤或疾病的过程。

医用镁合金作为一种可降解的生物医用材料，具有许多优点，如良好的生物相容性和可吸收性，以及与骨相近的密度和弹性模量等。

这使得医用镁合金在某些特定的医学领域具有一定的应用价值。

一些常见的医用镁合金临床应用包括：
1.骨科植入物：医用镁合金可以用于制造人工关节、骨折固定器等骨科植入
物。

由于其与骨相近的密度和弹性模量，镁合金植入物可以与骨骼形成良好的生物固定，减少排异反应和并发症的发生。

2.心血管支架：医用镁合金可以制成支架，用于治疗冠心病和心肌梗死等疾
病。

镁合金支架具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，可以在人体内安全降解，避免了传统金属支架可能引起的排异反应和并发症。

3.药物载体：医用镁合金可以作为药物载体，用于局部药物输送和治疗。

通
过将药物与镁合金材料结合，可以实现在病变部位的精准释放，提高药物治疗效果，减少副作用。

需要注意的是，医用镁合金的临床应用仍处于探索和发展阶段，对于其应用范围和治疗效果仍需进一步研究和验证。

同时，医用镁合金的生产和质量控制也需要符合相关标准和规范，以确保其安全性和有效性。

1，为什么镁合金可以作为生物可降解材料？ (1)2，镁合金的实验数据与人体测试的差别？ (1)3，镁合金不适用于做可降解材料的原因？ (3)4，最适合的材料？ (4)5，镁合金发展的瓶颈？降解速度过快 (5)6，各种元素对镁的作用？（论文5） (5)7，镁合金的发展史？ (6)1，为什么镁合金可以作为生物可降解材料？生物力学性能：密度与人体骨骼最接近。

弹性模量为人体骨骼的两倍，不及钛合金的50%，能有效缓解应力遮挡效应（镁的弹性模量和压缩屈服强度和人骨相近，可避免材料弹性模量较高时因应力屏蔽效应造成骨质吸收，而弹性模量过低则不能起到刺激骨生长的作用[5]）。

生理作用及代谢：镁是人体必需的营养元素，与钠、钾、钙元素一起构成人体细胞内外最重要的４种阳离子。

镁是多种酶的激活剂和辅助因子。

镁是骨骼和牙齿的重要组成部分，对预防骨质疏松有一定作用。

就人体循环系统而言，镁可引起血管扩张，同时有防止动脉粥样硬化的作用。

镁参与体内三大产热营养素代谢、神经冲动产生与传递、肌肉收缩等［４，５］。

肾脏是镁代谢调节的中心，肾小球对血镁进行过滤，９５％～９８％由肾小管再吸收。

肾的调节作用可在一定范围内保持血镁正常。

因此，将可吸收镁合金的降解速度控制在一定范围内，不超过肾脏代谢能力，就能保持较好的安全性［４，６］。

（论文9）镁是人体内含量仅次于钾的细胞内阳离子，在新陈代谢过程中起着重要作用，镁也是组成生物体骨的主要成分，能够促进骨、牙齿及细胞形成并在骨的矿物质代谢中具有重要的调节作用［３］。

此外，由于镁合金所具有的金属材料特性，其塑性、刚度、加工性能等都要远优于现已开始临床应用的聚乳酸等可降解高分子材料［４］，因而更适于在骨等硬组织修复和介入治疗方面的临床应用。

更令人欣喜的是，全球现有实验中所选用的镁合金在血液及骨环境下进行短期实验观察时均没有不良后果产生［５］镁具有很好的生物相容性，可以减缓细胞膜表面对植入物的排斥。

镁是300 多种酶的共存因子，能够稳定DNA 和RNA 的结构[5]，调节神经肌肉和中枢神经系统的活动，抑制神经的兴奋，保障心肌正常收缩。

镁合金在生物医用材料上的发展
随着科学技术的不断发展，镁合金作为一种新型材料，其在生物医用领域中的应用逐渐受到重视。

相比于传统的金属材料，镁合金具有生物相容性好、生物吸收性强等优点，因此被广泛应用于生物医用材料的制备中。

在医疗器械方面，镁合金已经开始被用于制造支架、植入物等。

镁合金支架可以通过调整合金成分和热处理工艺来降低其生物腐蚀性，同时也可以减少支架塑性变形等问题。

镁合金植入物则可以通过其生物吸收性来减少对人体的损伤，减少二次手术的风险。

此外，在口腔修复材料、骨修复材料等方面，镁合金也有着广泛的应用前景。

研究表明，镁合金可以促进骨细胞的生长、增强骨折修复等，因此被认为是一种非常有潜力的骨修复材料。

在口腔修复方面，镁合金合成的口腔修复材料可以更好地模拟天然牙齿的形态和性能，因此具有非常广阔的市场前景。

总之，镁合金作为一种新型生物医用材料，其在医疗器械、骨修复、口腔修复等方面的应用前景十分广阔。

相信随着技术的不断发展，镁合金将会在生物医用领域中扮演越来越重要的角色。

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镁合金的生物医用研究黄晶晶1,2,杨　柯1(1　中国科学院金属研究所,沈阳110016;2　中国科学院研究生院,北京100049) 摘要 镁是可被人体吸收的常量元素,且具有较高的比强度和比刚度,在医用植入材料领域具有广阔的应用前景。

综述了镁及镁合金作为医用植入材料的研究现状,并对医用镁及镁合金的表面改性技术进行了简单叙述。

关键词 镁及镁合金　植入材料　改性技术R esearch on Magnesium Alloys for Bio2medical ApplicationsHUAN G Jingjing1,2,YAN G Ke1(1　Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang110016;2　Graduate School of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049)Abstract Magnesium is a macroelement that can be absorbed by human bodies,and with high specific strength and stiff ness,it has a broad application prospect in the field of medical implant materials.The paper reviews the current research status on magnesium and its alloys as the implants materials.The promising modification technol2 ogies for medical magnesium and its alloys are also briefly described.K ey w ords magnesium and magnesium alloys,implant materials,modification technology0　引言从近十几年来国内外各方面对镁及镁合金的报道不难发现,镁作为医用植入材料,与现在已投入临床使用的各种金属植入材料相比,具有以下突出的优点:①资源丰富,价格低廉,金属镁锭的价格在2万元/吨以下,而钛锭的价格在6万元/吨以上[1];②良好的生物相容性和生物可降解性[2,3];③是人体内仅次于钾、钠、钙的细胞内正离子,参与蛋白质合成,能激活体内多种酶,调节神经肌肉和中枢神经系统的活动,保障心肌正常收缩。