镁合金材料在医学临床领域的应用

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1、中华临床医师杂志（电子版）２０１１年１２月第５卷第２４期ＣｈｉｎＪＣｌｉｎｉｃｉａｎｓ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｄｉｔｉｏｎ），Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１５，２０１１，Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．２４·７３２３··综述·镁合金材料在医学临床领域的应用王勇平尹自飞蒋垚何耀华自从１８０８年英国戴维发现镁元素后，人们就在此领域进行探索，逐渐使镁商业化，之后学者对镁及镁合金材料在生物医学领域的应用进行了多方面的研究及探索。镁作为医用材料最早报道于１８７８年，Ｅｄｗａｒｄ将纯镁线材做成结扎线结扎血管止血；１９００年，Ｐａｙｒ提出可以用纯镁做接骨材料；Ｌａｍｂｏｔｔｅ于１９０７年将镁作为接骨板治疗下肢

2、骨折。早期的临床应用研究发现镁具有生物安全性，且能促进骨组织愈合，但镁在体内降解太快，达不到骨折愈合要求。由于当时冶金技术水平低，生产工艺限制，镁及镁合金的力学性能及耐腐蚀性能无法满足实际需要而被力学性能及体内稳定性更好的不锈钢材料代替，镁及镁合金在医学临床领域的研究也基本上停止了。近年来，随着冶炼技术的突破，铸造工艺的改进，一方面镁的纯度得到很大提高，另一方面添加锌、钙、锰、铝、稀土等元素形成镁合金，显著提高了镁及镁合金的耐腐蚀性能及力学性能，从而使镁及镁合金作［１］为可降解医用材料再次受到关注，成为国内外生物医用材料领域的研究重点和热点之一。一、镁合金材料的分类［２

3、唱４］镁合金因具有弹性模量低、力学性能佳、体内可降解等特点，具备成为可降解医用生物材料的潜力。［５唱６］按照加工工艺的不同，镁合金可以分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。按照合金元素不同，镁合金可分为：（１）ＡＺ系列：Ｍｇ唱Ａｌ唱Ｚｎ；（２）ＡＭ系列：Ｍｇ唱Ａｌ唱Ｍｎ；（３）ＡＥ系列：Ｍｇ唱Ａｌ唱ＲＥ；（４）ＬＡＥ系列：Ｍｇ唱Ａｌ唱ＲＥ唱Ｌｉ；（５）ＥＺ系列：Ｍｇ唱ＲＥ唱Ｚｎ；（６）ＷＥ系列：Ｍｇ唱ＲＥ唱Ｚｒ；（７）ＺＫ系列：Ｍｇ唱Ｚｎ唱Ｚｒ；（８）其他：Ｍｇ唱Ｚｎ；Ｍｇ唱Ｚｎ唱Ｍｎ；Ｍｇ唱Ｚｎ唱Ｍｎ唱Ｃａ；Ｍｇ唱Ｚｎ唱Ｙ；Ｍｇ唱Ｚｎ唱Ｚｒ唱Ｙ；Ｍｇ唱Ｃａ；Ｍｇ唱Ｎｄ唱Ｚ

4、ｎ唱Ｚｒ。每个系列的镁合金有着不同的特点，应用于不同的领域。［７］目前医用生物材料领域研究中用到的镁合金主要有：（１）ＡＺ系列（Ｍｇ唱Ａｌ唱Ｚｎ）：ＡＺ３１，ＡＺ９１；（２）ＡＭ系列（Ｍｇ唱Ａｌ唱Ｍｎ）：［８］［９］ＡＭ６０；（３）ＡＥ系列（Ｍｇ唱Ａｌ唱ＲＥ）：ＡＥ２１；（４）ＬＡＥ系列（Ｍｇ唱Ａｌ唱ＲＥ唱Ｌｉ）：ＬＡＥ４４２；（５）ＷＥ系列（Ｍｇ唱ＲＥ唱Ｚｒ）：ＷＥ４３；（６）ＺＫ系［１０］［６］［１０］［１１］［１０］［１２］列（Ｍｇ唱Ｚｎ唱Ｚｒ）：ＺＫ６０；（７）Ｍｇ唱Ｚｎ；（８）Ｍｇ唱Ｚｎ唱Ｍｎ；（９）Ｍｇ唱Ｚｎ唱Ｍｎ唱Ｃａ；（１０）Ｍｇ唱Ｚｎ唱Ｚｒ唱Ｙ；（１１

5、）Ｍｇ唱Ｃａ（表１）。二、镁合金材料的降解（一）镁合金材料的降解镁合金材料的降解即腐蚀，是指镁合金在化学、物理及电化学因素的影响下与周围环境发生反应而破坏或变质。镁合金表1常见医用生物镁合金成分化学成分（ｗｔ％）材料ＭｇＡｌＭｎＺｎＣａＲＥＬｉＺｒＹＡＺ３１Ｂａｌａｎｃｅ３唱１－－－－－ＡＺ９１Ｂａｌａｎｃｅ９－１－－－－－ＡＭ６０Ｂａｌａｎｃｅ６０畅３３０畅０７－－－－－ＡＥ２１Ｂａｌａｎｃｅ２－－－１－－－ＬＡＥ４４２Ｂａｌａｎｃｅ４－－－２４－－ＷＥ４３Ｂａｌａｎｃｅ－－－－３－４－ＺＫ３０Ｂａｌａｎｃｅ－－３畅１５－－－﹤１－ＺＫ６０Ｂａｌａｎｃｅ－－５畅８６－

6、－－﹤１－Ｍｇ唱ＺｎＢａｌａｎｃｅ－－５畅６２－－－－－Ｍｇ唱Ｚｎ唱ＭｎＢａｌａｎｃｅ－１畅２１－－－－－Ｍｇ唱Ｚｎ唱ＹＢａｌａｎｃｅ－－２－－－－﹤１畅５４Ｍｇ唱ＣａＢａｌａｎｃｅ－－－２－－－－ＤＯＩ：１０．３８７７／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４唱０７８５．２０１１．２４．０２９基金项目：国家自然科学基金（８１０７１４５２）作者单位：２００２３３　上海交通大学附属第六人民医院骨科通讯作者：蒋垚，Ｅｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｙａｏ１９５１０６＠１６３．ｃｏｍ；何耀华，Ｅｍａｉｌ：ｈｅｙａｏｈｕａ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ·７３２４·中华临床医师杂志（电子版）２０１１年１２月

7、第５卷第２４期ＣｈｉｎＪＣｌｉｎｉｃｉａｎｓ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｄｉｔｉｏｎ），Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１５，２０１１，Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．２４在水环境中通过电化学反应降解，生产氢氧化镁和氢气。镁在水环境中总的腐蚀反应如下：Ｍｇ＋２Ｈ２Ｏ＝Ｍｇ（ＯＨ）２＋Ｈ２（１）；２＋－－－２＋－包括下述分反应：Ｍｇ＝Ｍｇ＋２ｅ（阳极反应）（２）；２Ｈ２Ｏ＋２ｅ＝Ｈ２＋２ＯＨ（阴极反应）（３）；Ｍｇ＋２ＯＨ＝Ｍｇ（ＯＨ）２（生成反应物）（４）。在水环境中，Ｍｇ（ＯＨ）２积聚在镁表面形成腐蚀保护层，有减缓腐蚀作用，但当水中氯离子浓度升高到＞３０ｍｍｏｌ／Ｌ时，