鎂合金的降解和人體補鎂的初步研究.pdf

1、近年來鎂合金作為可降解生物植入材料已經(jīng)引起了各方面的重視，相關研究層出不窮，研究熱點主要集中于對鎂合金耐蝕性能和力學性能的提升。實際上，鎂合金的低耐蝕性既是其作為可降解材料的基本性質，但降解過快又是限制其在臨床應用的一大制約因素。眾多學者對如何提高其耐蝕性提出了各種思路和方法，但對鎂合金腐蝕之后的產(chǎn)物釋放、結構完整性和力學性能變化及可能對人體的影響考慮較少。一方面，快速腐蝕會生成Mg2+、H2、OH-、腐蝕沉淀等，甚至材料以顆粒形式直接

2、脫落，對受傷組織和人體健康造成影響。另一方面，人體或動物大多數(shù)時間處于自由活動狀態(tài)，這會使植入材料受到各種拉伸、壓縮、剪切、磨損等多種力的作用，可能使鎂合金失效加快或斷裂，造成二次骨折的危險。因此腐蝕造成的力學性能變化也必須得到重視。
　　另外，鎂合金生物材料目前主要作為骨科和心血管植入材料被研究，即受關注的是―治療‖作用。但實際上，鎂也是日常生活中不可缺少的營養(yǎng)元素，大多數(shù)人每日鎂攝入量嚴重不足但卻并未引起廣泛重視，能否利用鎂的

3、易降解性來獲得鎂離子，以彌補人們的日常攝鎂不足，發(fā)揮鎂的―保健‖作用，將是一個非常有價值的研究課題。
　　本課題分為3個部分。一是分析了常用的AZ系鎂合金的腐蝕降解過程，考察降解對m-SBF的影響和合金力學性能變化。二是對四種鎂合金在飲料中的溶解行為進行了探索，分析利用鎂合金降解實現(xiàn)補鎂的可行性。三是初步研究了不同鎂攝入量對動物健康狀態(tài)的影響，為后續(xù)研究提供了生物學相關的實驗和數(shù)據(jù)支持。
　　論文獲得了以下主要結論：

4、　?。?）在m-SBF模擬的人體循環(huán)環(huán)境下浸泡28天，Mg、AZ31、AZ91的質量損失率分別為：14.7％、16.1%、10.8%，壓縮強度分別下降31.9%、51.6%和27.1%，其中AZ31下降最快。
　　（2）純Mg、AZ31、AZ91和Mg-1.0Ca合金在飲料中靜置溶解過程中，溶解速度為：Mg-1.0Ca>Mg>AZ31>AZ91；四組鎂合金在礦泉水、碳酸飲料和啤酒中，溶解速度：碳酸飲料>啤酒>礦泉水。在碳酸飲料和啤

5、酒中，攪拌能輕微增加純鎂的溶解效率。
　　（3）得到了在實現(xiàn)每日100mg補鎂量時，四種鎂合金（Mg、AZ31、AZ91和Mg-1.0Ca）的置放時間和所需飲料體積的對照關系；提出鎂合金宜于設計成礦泉水的容器和碳酸飲料、啤酒的攪拌棒。
　　（4）在小鼠的飲水中添加60mg/L的Mg2+，可使小鼠的腎臟、肝臟系數(shù)分別提高7%和15%，并且增加了心臟ATP酶的活性和減少肝臟MDA的數(shù)量，對健康有積極作用。但當鎂飲水鎂含量增至12

6、0mg/L,鎂的作用減小。
　　（5）在小鼠的飲水中添加60mg/L的Mg2+，小鼠的血鎂、肝鎂和腎鎂濃度分別升高8.4%、11.6%和24.1%，但濃度達到120mg/L時，血鎂、肝鎂和腎鎂濃度開始減少。
　?。?）在斑馬魚飼料里添加600mg/kg的鎂，提高了心臟ATP酶的活性和減少肝臟 MDA的數(shù)量，增加了肌肉中的鎂含量；但繼續(xù)增加鎂至1200mg/kg時ATP酶的活性下降，MDA的數(shù)量增多，肌肉鎂含量減少。