影响镁基多孔材料临床应用的问题及解决策略
发布时间：2021-03-21 13:13
当前,医用生物植入材料的研发正在从生物惰性向生物活性和功能化（生物相容性、可控降解性、诱导再生性、广谱抑菌性）方向快速发展,具有独特性能的镁基多孔材料正成为生物体内可降解植入材料研究领域的热点。文章介绍了镁基多孔材料的性能优势,论述了镁基多孔材料临床应用所面临的问题,总结了目前可采取的应对策略,展望了其应用前景。
【文章来源】：河南工学院学报. 2020,28(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
医用多孔植入材
越明显。这主要是因为组织细胞在镁离子刺激作用下可以更多地释放降钙素基因相关肽（CalcitoninGeneRelatedPeptide，CGRP），以促进骨膜内干细胞的成骨分化[7]。③良好的生物相容性。Wolff定律[6,8]指出骨组织受力状态将影响骨骼的生长（重建）、吸收，即其在有承载需求的部位会生长，无需求的部位会被吸收。医用镁基材料多孔化后，其弹性模量与自然骨最为接近，具有较好的生物力学性能，在植入人体后能有效避免“应力屏蔽效应”的发生，促进骨骼的生长和痊愈，并能防止二次骨折的发生[3,5-6]。④可贵的自降解性能。图2为上海交大研发的Mg-Nd-Zn-Zr系镁合金骨钉的体内降解示意图。相对于传统不具有自我降解性能的惰性植入材料（钛合金、钴合金和不锈钢），镁基合金可贵的自降解性能有效地避免了二次取出手术，越来越受到科研工作者的青睐。（a）骨组织剖面图（b）骨组织显微结构（c）医用多孔材料显微结构图1医用多孔植入材料仿生结构示意图[6]图2上海交大研发的镁合金骨钉体内降解示意图[9]2镁基多孔材料临床应用面临的主要问题及应对策略尽管具有独特性能的镁基多孔材料在医用金属植入领域具有广阔的应用前景，但目前在孔隙结构与尺寸的梯度化制备、生物力学性能的提升及可控降解的实现这三个主要方面亟待改善。2.1孔隙结构与尺寸的梯度化制备多孔生物金属材料必须具有较好的渗透性、吸附性，以诱导周边的组织细胞渗透、粘附及生长[6]，这就要求镁基多孔材料必须是开孔结构。同时，人体骨组织整体密度与结构的非均一性对镁基多孔生物材料孔隙率、孔隙尺寸提出了由内到外的梯度变化要求，并保证植入体具有与自然骨相匹配的力学强度，以促进（a）（bc）（c）
产替代NaCl成一定隐患。铸造法、激光激光打孔法只孔材料的制备较为适合制备路径，采用高市场化，技术相的镁基多孔材下）制备困难冶金法制备的化学活性高，性影响产品性（a）Mg多孔材料与骨显示[3,5-6]，自然-Zr系镁合金力学性能显著GPa，生物力学镁基多孔材料长。用制备方式主、激光增材制种闭孔材料不产生的Cl离成功制备出了打孔法与真空只适合制备厚。镁基多孔材料能激光束扫描相对成熟（如材料而言，还难的问题。多孔材料损耗粉末冶金法在能的稳定性图3激光g-6Al合金多孔图4骨组织力学行然骨的屈服强金只是作为骨著降低[6]。目前学性能的提高生物力学性能主要包括[3-6,1制造（SLM）不利于植入体离子对镁基体腐了镁基多孔材空发泡法虽可厚度不超过1料的方式为激描铺覆好的金如图3），易于还需解决增材耗低（1%～5在真空或还原。同时，对植光增材制造的孔材料侧视图粉末冶金法行为的匹配性强度和弹性钉材料，而非前研发的镁基高是镁基多孔能的途径以合0-11]渗流铸造）及粉末冶金体周边的组织腐蚀严重，不材料，但产品成可制备开孔镁1mm的薄板材激光增材制造金属粉末并使于实现镁基多材制造过程中5%），属于近原气氛中烧结植入材料而言的孔径梯度变化（b）Mg-6A制备的Mg-6性模量分别为非骨组织替代基多孔材料的孔材料走向应合金化为主。造法、溶体发泡金法等。渗流织细胞随组织不适合用于制成型后MgSO镁基材料，但材，真空发泡造（SLM）及使其熔化而后多孔材料孔隙中易燃、易气近净成形，不结，不会氧化言，形状的多化的多孔材料实Al合金多孔材6
本文编号：3092921
【文章来源】：河南工学院学报. 2020,28(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
医用多孔植入材
越明显。这主要是因为组织细胞在镁离子刺激作用下可以更多地释放降钙素基因相关肽（CalcitoninGeneRelatedPeptide，CGRP），以促进骨膜内干细胞的成骨分化[7]。③良好的生物相容性。Wolff定律[6,8]指出骨组织受力状态将影响骨骼的生长（重建）、吸收，即其在有承载需求的部位会生长，无需求的部位会被吸收。医用镁基材料多孔化后，其弹性模量与自然骨最为接近，具有较好的生物力学性能，在植入人体后能有效避免“应力屏蔽效应”的发生，促进骨骼的生长和痊愈，并能防止二次骨折的发生[3,5-6]。④可贵的自降解性能。图2为上海交大研发的Mg-Nd-Zn-Zr系镁合金骨钉的体内降解示意图。相对于传统不具有自我降解性能的惰性植入材料（钛合金、钴合金和不锈钢），镁基合金可贵的自降解性能有效地避免了二次取出手术，越来越受到科研工作者的青睐。（a）骨组织剖面图（b）骨组织显微结构（c）医用多孔材料显微结构图1医用多孔植入材料仿生结构示意图[6]图2上海交大研发的镁合金骨钉体内降解示意图[9]2镁基多孔材料临床应用面临的主要问题及应对策略尽管具有独特性能的镁基多孔材料在医用金属植入领域具有广阔的应用前景，但目前在孔隙结构与尺寸的梯度化制备、生物力学性能的提升及可控降解的实现这三个主要方面亟待改善。2.1孔隙结构与尺寸的梯度化制备多孔生物金属材料必须具有较好的渗透性、吸附性，以诱导周边的组织细胞渗透、粘附及生长[6]，这就要求镁基多孔材料必须是开孔结构。同时，人体骨组织整体密度与结构的非均一性对镁基多孔生物材料孔隙率、孔隙尺寸提出了由内到外的梯度变化要求，并保证植入体具有与自然骨相匹配的力学强度，以促进（a）（bc）（c）
产替代NaCl成一定隐患。铸造法、激光激光打孔法只孔材料的制备较为适合制备路径，采用高市场化，技术相的镁基多孔材下）制备困难冶金法制备的化学活性高，性影响产品性（a）Mg多孔材料与骨显示[3,5-6]，自然-Zr系镁合金力学性能显著GPa，生物力学镁基多孔材料长。用制备方式主、激光增材制种闭孔材料不产生的Cl离成功制备出了打孔法与真空只适合制备厚。镁基多孔材料能激光束扫描相对成熟（如材料而言，还难的问题。多孔材料损耗粉末冶金法在能的稳定性图3激光g-6Al合金多孔图4骨组织力学行然骨的屈服强金只是作为骨著降低[6]。目前学性能的提高生物力学性能主要包括[3-6,1制造（SLM）不利于植入体离子对镁基体腐了镁基多孔材空发泡法虽可厚度不超过1料的方式为激描铺覆好的金如图3），易于还需解决增材耗低（1%～5在真空或还原。同时，对植光增材制造的孔材料侧视图粉末冶金法行为的匹配性强度和弹性钉材料，而非前研发的镁基高是镁基多孔能的途径以合0-11]渗流铸造）及粉末冶金体周边的组织腐蚀严重，不材料，但产品成可制备开孔镁1mm的薄板材激光增材制造金属粉末并使于实现镁基多材制造过程中5%），属于近原气氛中烧结植入材料而言的孔径梯度变化（b）Mg-6A制备的Mg-6性模量分别为非骨组织替代基多孔材料的孔材料走向应合金化为主。造法、溶体发泡金法等。渗流织细胞随组织不适合用于制成型后MgSO镁基材料，但材，真空发泡造（SLM）及使其熔化而后多孔材料孔隙中易燃、易气近净成形，不结，不会氧化言，形状的多化的多孔材料实Al合金多孔材6
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