Mg-Zn-Sr骨植入材料的制備及其降解性能與生物相容性研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著人們對(duì)健康關(guān)注程度和臨床需要的不斷提高，鎂合金展示了作為生物醫(yī)用材料諸多優(yōu)于其它生物金屬材料的性能。本論文以制備適于生物醫(yī)用的鎂合金材料為目的，選取Mg、Zn、Sr三種元素，并結(jié)合目前已有的研究成果，優(yōu)化設(shè)計(jì)Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％)合金，進(jìn)一步深入研究鎂合金的腐蝕降解行為及生物相容性，并采用模擬骨折的方法將鎂合金材料植入動(dòng)物體內(nèi)，對(duì)鎂合金植入后動(dòng)物全身的反應(yīng)及材料對(duì)骨折愈合的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，為可降解醫(yī)用鎂合金材

2、料及其應(yīng)用技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)性參考數(shù)據(jù)。獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
　　(1)優(yōu)化設(shè)計(jì)了Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％)合金。對(duì)Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％)合金錠坯進(jìn)行固溶處理，晶界變細(xì)，晶內(nèi)、晶界處的析出物已大部分固溶到基體內(nèi)，硬度降低，組織均勻性提高，固溶處理?xiàng)l件為:440℃，12h。并進(jìn)行了人工時(shí)效處理，來(lái)提高材料的力學(xué)性能，其最佳時(shí)效制度為:180℃，18h。時(shí)效后的Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％

3、)合金硬度值達(dá)到57.78HV，抗拉強(qiáng)度達(dá)到180.4MPa，延伸率為6.5％。
　　(2)對(duì)Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％)合金在DMEM溶液中進(jìn)行體外模擬降解實(shí)驗(yàn)，腐蝕規(guī)律是點(diǎn)腐蝕→點(diǎn)腐蝕擴(kuò)展加深→新表面發(fā)生點(diǎn)腐蝕的循環(huán)過(guò)程。表面存在白色的腐蝕產(chǎn)物，其主要成分為MgO及鈣磷酸鹽。Zn、Sr元素的添加，有利于鎂合金表面鈍化膜的形成，且生成的斷續(xù)狀第二相能夠阻止腐蝕的擴(kuò)展，從而提高了鎂合金的耐腐蝕性能。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，在第

4、8d腐蝕速率由初始的3.08mm/yr降低為0.58mm/yr。DMEM溶液的pH值隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增加，增加速率逐漸降低，在5d之后，增加速率趨于平緩，pH值的變化情況與腐蝕速率的變化一致。
　　(3)研究了Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％)合金的體外生物相容性。Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％)合金的溶血率值僅為4.70％，說(shuō)明具有良好的抗溶血性能;Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％)合金在浸提液中培養(yǎng)3d的

5、細(xì)胞毒性級(jí)別為1級(jí)輕微細(xì)胞毒性，細(xì)胞增殖度RGR％＞90％，符合生物材料對(duì)細(xì)胞毒性的要求。
　　(4)采用模擬骨折的方法，研究Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％)合金體內(nèi)植入兔股骨后的生物相容性。兔植入Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.％)合金后，全身生理狀況未受影響，手術(shù)部位愈合良好。兔子的心臟、肝臟、腎臟、脾臟未見(jiàn)不良的影響，血清中鎂離子濃度無(wú)明顯增加，隨著鎂合金的降解不斷被排除體外，保持在身體允許范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)兔子