骨填充用新型可降解鎂鍶合金的降解性能研究和應用探索.pdf

1、骨缺損修復在臨床上是骨科中極為常見的手術，要求骨移植替代物能夠加強對缺損處的修復作用進而促進骨愈合。目前臨床應用的骨修復材料都因為存在各自的缺點及挑戰(zhàn)而不能成為理想的骨移植替代材料。鎂合金以其良好的生物相容性、與骨組織匹配的力學性能以及可以在人體內(nèi)被降解吸收等特點，成為一類極具臨床應用前景的新型生物可降解骨植入材料。鎂鍶合金因為具有良好的促成骨、促血管化等生物醫(yī)學功能而被研究者關注，但鎂鍶合金過快的降解速度仍是阻礙其臨床應用的壁壘。本文

2、通過調(diào)整合金成分和不同的加工方式來提高鎂鍶合金的耐腐蝕性能，并進一步研究其腐蝕機制。在此基礎上，選擇優(yōu)化處理的鎂鍶合金進行動物體內(nèi)實驗，初步探索合金在骨填充領域中應用的可行性。
　　本文將具有促進骨骼發(fā)育和類骨質(zhì)形成作用的鍶(Sr)元素添加到鎂基體中，制備了不同Sr含量的擠壓態(tài)Mg-Sr合金（Mg-1.0Sr，Mg-1.5Sr，Mg-2.0Sr）。研究了Sr含量的變化對擠壓態(tài)Mg-Sr合金的微觀組織和耐腐蝕性能的影響。擠壓態(tài)Mg-

3、Sr合金是由合金基體和Mg17Sr2第二相組成，隨著Sr含量的增加,晶粒尺寸減小，第二相含量增多。Mg-1.5Sr合金在模擬體液中的耐蝕性最佳，Mg-2.0Sr合金的耐蝕性最差，這是微觀組織中晶粒尺寸和第二相雙重作用導致的結(jié)果。
　　選擇Mg-1.5Sr合金為研究對象，通過擠壓和熱處理的加工方式得到不同狀態(tài)的Mg-1.5Sr合金，研究熱擠壓和熱處理對Mg-Sr合金降解行為的影響和Mg-Sr合金在模擬體液中的腐蝕機制。實驗結(jié)果表明，

4、Mg-Sr合金的腐蝕行為與合金組織有很大的依賴關系，Mg-Sr合金中晶粒尺寸越小，耐蝕性越好，合金表面的腐蝕膜層越致密。第二相在Hank's溶液中腐蝕開裂，對合金基體沒有有效的阻擋作用。鑄態(tài)合金中網(wǎng)狀第二相覆蓋全部晶粒，嚴重的電偶腐蝕導致極差的耐蝕性，以晶間腐蝕為主。擠壓態(tài)Mg-Sr合金中第二相被碎化，電偶腐蝕減弱，主要以絲狀腐蝕和點蝕為主。擠壓態(tài)Mg-1.5Sr合金的腐蝕速率遠小于鑄態(tài)合金，優(yōu)化得到能夠獲得最佳耐蝕性能的擠壓態(tài)Mg-S

5、r合金的熱處理制度為450℃/5 h。
　　將優(yōu)化處理后的Mg-Sr合金植入到新西蘭白兔的人造骨缺損中8周，利用micro-CT與組織學分析來表征植入物對骨缺損處和周圍骨組織的響應情況。結(jié)果表明，與臨床應用的TCP植入物相比，優(yōu)化處理后的Mg-Sr合金具有更優(yōu)異的促成骨和缺損修復的性能。適量的鎂離子釋放以及一個較穩(wěn)定的植入物表面是促進成熟新生骨貼附和生長的關鍵。因此，優(yōu)化處理后的擠壓態(tài)Mg-1.5Sr合金作為新一代骨填充材料極具應