体液中血糖、乳酸和尿酸含量对医学植入材料AZ31镁合金腐蚀行为影响的模拟研究
发布时间：2021-03-28 08:47
AZ31镁合金具有良好的生物相容性,生物安全性,其生物力学性能更接近天然骨组织,可在体液环境中发生腐蚀而被降解吸收,在骨修复和心血管植入材料领域展现了巨大的潜在应用前景。AZ31合金在临床应用中已经取得了良好的治疗效果。然而,之前有关AZ31的研究基本上都是在模拟正常体液的条件下进行的,而很少考虑发生病变的特殊体质患者（比如糖尿病患者,高尿酸患者和高乳酸血症患者）的情况。研究AZ31合金在特殊体液条件下的腐蚀行为,对确定合金是否适合这些特殊体质的人群,以及如何根据需要改变材料设计和防护,对AZ31合金的合理有效使用具有重要的指导意义。本文对AZ31合金在不同血糖,乳酸和尿酸浓度的模拟体液中的腐蚀行为进行了研究。采用XRD、EDX、XPS、SEM等手段对腐蚀产物及浸液前后的表面形貌变化进行了表征,并对腐蚀过程进行了电化学分析和浸渍腐蚀试验。结果表明:（1）在生理盐水中研究血糖浓度对AZ31镁合金腐蚀行为的影响。以无糖生理盐水为空白对照,葡萄糖浓度研究范围分别为正常人体的1gdm-3,高血糖患者的2gddm-3和4gdm-3。浸渍初期,AZ31镁合金在生理盐水中具有很高的腐蚀速率（20.9...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．２?ＡＺ３ｌ镁合金浸渍在含有不同葡萄糖浓度生理盐水中０．５?ｈ后的稳态极化曲线??
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?山东大学硕士学位论文???从图３．５可以看出，ＡＺ３］合金浸渍７天的平均腐蚀速率为０．９６ｍｇｃＴ１?ｃｍ＿２，??即２．０２ｍｍｙ１，要远低于根据公式（２－５）?－?（２－７）计算出的腐蚀速率，这是由于??ＡＺ３１镁合金经过长时间的浸渍后，表面会有大量的腐蚀产物积累，抑制了腐蚀??的发展。在含１?ｇ?ｄｎｒ３葡萄糖的生理盐水中的腐蚀速率最低，为０．６８?ｍｇ?ｃｆ１?ｃｍ－??２，即１．４３＿＾，远低于生理盐水中的腐蚀速率。这说明，相当于正常人体血糖??浓度水平的ｌｇｄｎｒ３葡萄糖，可以降低ＡＺ３１合金的腐蚀速度。随着葡萄糖浓度??的增加，合金的腐蚀速率增大，对４ｇｄｎｒ３的葡萄糖溶液，其腐蚀速率为０．８３?ｍｇ??ｄ＾ｃｎＴ２，即１．７４?ｍｍ?ｙ－１，但仍低于生理盐水溶液。??３．１．２．２析氢实验??监测氢气析出是研究ＡＺ３１合金腐蚀的另一种方法。与失重法只给出浸渍７??天的平均结果不同，由于可以连续监控析出氢气的体积随时间的变化，该方法可??以跟踪整个浸渍过程。根据式（２－２）计算得到的析氢速率（ＨＥＲ）如图３．６所??〇??一?一■—０?ｇ?ｄｍ１?ｇｌｕｃｏｓｅ??—？—?１?ｇ?ｄｍ＊３?ｇｌｕｃｏｓｅ??ｑ?〇＿１２?？丨?２?ｇ?ｄｍ＂３?ｇｌｕｃｏｓｅ??Ｅ?▼?４?ｇ?ｄｍ＂３?ｇｌｕｃｏｓｅ??Ｏ??ｊ?０．０８?｜??Ｉ０．０４：｜Ｌ??ｏ．ｏｏ?■??０?２４?４８?７２?９６?１２０?１４４?１６８??Ｔｉｍｅ（ｈ）??图３．６?ＡＺ３１合金在含不同葡萄糖浓度生理盐水中的析氢速率。??Ｆｉｇ．?３．６?Ｔｈｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｒａｔ
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金的应力腐蚀开裂:机理、影响因素、防护技术[J]. 宋雨来,付洪德,王震,杨鹏聪. 材料导报. 2019(05)
[2]骨修复生物材料临床研究进展[J]. 陈岩松,陈哲,王硕凡. 浙江中西医结合杂志. 2018(10)
[3]Electrochemical noise analysis on the pit corrosion susceptibility of biodegradable AZ31 magnesium alloy in four types of simulated body solutions[J]. Changgang Wang,Liping Wu,Fang Xue,Rongyao Ma,Ini-Ibehe Nabuk Etim,Xuehui Hao,Junhua Dong,Wei Ke. Journal of Materials Science & Technology. 2018(10)
[4]医用无镍不锈钢作为骨植入材料的研究与应用[J]. 王青川,张炳春,任伊宾,杨柯. 中国医疗设备. 2018(05)
[5]高尿酸血症研究进展[J]. 孙琳,王桂侠,郭蔚莹. 中国老年学杂志. 2017(04)
[6]高尿酸血症的危害及中药防治特点的研究进展[J]. 庞敏霞,方颖莹,陈素红,吕圭源. 中华中医药学刊. 2017(02)
[7]镁合金丝状腐蚀研究进展[J]. 王宏新,于锦,宋影伟. 表面技术. 2016(12)
[8]医用钛合金的研究及发展现状[J]. 杨桂宇,李运刚. 铸造技术. 2016(10)
[9]糖尿病人群缺钙机制研究进展[J]. 王妙然,居清纯,邱岚,潘苏华. 食品安全导刊. 2016(19)
[10]冷变形对00Cr18Mn15Mo2N0.9高氮无镍不锈钢摩擦磨损性能的影响[J]. 赵浩川,任伊宾,刘文朋,樊新民,杨柯. 材料研究学报. 2016(03)
本文编号：3105241
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．２?ＡＺ３ｌ镁合金浸渍在含有不同葡萄糖浓度生理盐水中０．５?ｈ后的稳态极化曲线??
?山东大学硕士学位论文???Ｒｓ?ＣＰＥａ＼?Ｒ?ＣＰＢ?ＣＰＥ也??图３．３?ＡＺ３１合金电极在不同葡萄糖浓度生理盐水中浸渍０．５?ｈ后的（ａ）?Ｎｙｑｕｉｓｔ图和（ｂ）??Ｂｏｄｅ图；（ｃ－ｄ）分别是在含有Ｏｇｄｎｒ３和ｌｇｄｎｒ３葡萄糖的生理盐水中阻抗随浸渍时间变化??的Ｎｙｑｕｉｓｔ图；（ｅ－ｆ）等效电路。??Ｆｉｇ．?３?（ａ）?Ｎｙｑｕｉｓｔ?ｐｌｏｔｓ?ａｎｄ?（ｂ）?Ｂｏｄｅ?ｐｌｏｔｓ?ｏｆ?ＡＺ３１?ａｌｌｏｙ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｒｅｃｏｒｄｅｄ?ａｆｔｅｒ?０．５?ｈ?ｏｆ?ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ??ｉｎ?ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ?ｓａｌｉｎｅ?ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｇｌｕｃｏｓｅ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ；?（ｃ－ｄ）?ｔｈｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?Ｎｙｑｕｉｓｔ?ｐｌｏｔｓ??ｏｆ?ｔｈｅ?ＡＺ３１?ａｌｌｏｙ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｉｍｍｅｒｓｅｄ?ｉｎ?ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ?ｓａｌｉｎｅ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ａｎｄ?ｗｉｔｈ?１?ｇ?ｄｍ＇３?ｇｌｕｃｏｓｅ??ｗｉｔｈ?ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ?ｔｉｍｅ；?ａｎｄ?（ｅ－ｆ）?ｔｈｅ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔｓ?ｆｏｒ?ｆｉｔｔｉｎｇ．??在图３．３ａ中，在高频区有一个容抗弧，在低频区有一个感抗弧，这与Ｂｏｄｅ??图（图３．３ｂ）中出现的两个时间常数相对应。在合金／溶液界面上与双电层相对应??的容抗弧对应着物种吸附和腐蚀保护层的形成，而感抗弧对应腐蚀保护层的损伤??［９ＷＱ１］。从图３．３ｃ－ｄ可以看出，ＡＺ３１合金的阻抗行为在浸溃过程中发生了明显的??变化，这表明电极表面状态的显著变化。图３．３ｃ显示，
?山东大学硕士学位论文???从图３．５可以看出，ＡＺ３］合金浸渍７天的平均腐蚀速率为０．９６ｍｇｃＴ１?ｃｍ＿２，??即２．０２ｍｍｙ１，要远低于根据公式（２－５）?－?（２－７）计算出的腐蚀速率，这是由于??ＡＺ３１镁合金经过长时间的浸渍后，表面会有大量的腐蚀产物积累，抑制了腐蚀??的发展。在含１?ｇ?ｄｎｒ３葡萄糖的生理盐水中的腐蚀速率最低，为０．６８?ｍｇ?ｃｆ１?ｃｍ－??２，即１．４３＿＾，远低于生理盐水中的腐蚀速率。这说明，相当于正常人体血糖??浓度水平的ｌｇｄｎｒ３葡萄糖，可以降低ＡＺ３１合金的腐蚀速度。随着葡萄糖浓度??的增加，合金的腐蚀速率增大，对４ｇｄｎｒ３的葡萄糖溶液，其腐蚀速率为０．８３?ｍｇ??ｄ＾ｃｎＴ２，即１．７４?ｍｍ?ｙ－１，但仍低于生理盐水溶液。??３．１．２．２析氢实验??监测氢气析出是研究ＡＺ３１合金腐蚀的另一种方法。与失重法只给出浸渍７??天的平均结果不同，由于可以连续监控析出氢气的体积随时间的变化，该方法可??以跟踪整个浸渍过程。根据式（２－２）计算得到的析氢速率（ＨＥＲ）如图３．６所??〇??一?一■—０?ｇ?ｄｍ１?ｇｌｕｃｏｓｅ??—？—?１?ｇ?ｄｍ＊３?ｇｌｕｃｏｓｅ??ｑ?〇＿１２?？丨?２?ｇ?ｄｍ＂３?ｇｌｕｃｏｓｅ??Ｅ?▼?４?ｇ?ｄｍ＂３?ｇｌｕｃｏｓｅ??Ｏ??ｊ?０．０８?｜??Ｉ０．０４：｜Ｌ??ｏ．ｏｏ?■??０?２４?４８?７２?９６?１２０?１４４?１６８??Ｔｉｍｅ（ｈ）??图３．６?ＡＺ３１合金在含不同葡萄糖浓度生理盐水中的析氢速率。??Ｆｉｇ．?３．６?Ｔｈｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｒａｔ
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金的应力腐蚀开裂:机理、影响因素、防护技术[J]. 宋雨来,付洪德,王震,杨鹏聪. 材料导报. 2019(05)
[2]骨修复生物材料临床研究进展[J]. 陈岩松,陈哲,王硕凡. 浙江中西医结合杂志. 2018(10)
[3]Electrochemical noise analysis on the pit corrosion susceptibility of biodegradable AZ31 magnesium alloy in four types of simulated body solutions[J]. Changgang Wang,Liping Wu,Fang Xue,Rongyao Ma,Ini-Ibehe Nabuk Etim,Xuehui Hao,Junhua Dong,Wei Ke. Journal of Materials Science & Technology. 2018(10)
[4]医用无镍不锈钢作为骨植入材料的研究与应用[J]. 王青川,张炳春,任伊宾,杨柯. 中国医疗设备. 2018(05)
[5]高尿酸血症研究进展[J]. 孙琳,王桂侠,郭蔚莹. 中国老年学杂志. 2017(04)
[6]高尿酸血症的危害及中药防治特点的研究进展[J]. 庞敏霞,方颖莹,陈素红,吕圭源. 中华中医药学刊. 2017(02)
[7]镁合金丝状腐蚀研究进展[J]. 王宏新,于锦,宋影伟. 表面技术. 2016(12)
[8]医用钛合金的研究及发展现状[J]. 杨桂宇,李运刚. 铸造技术. 2016(10)
[9]糖尿病人群缺钙机制研究进展[J]. 王妙然,居清纯,邱岚,潘苏华. 食品安全导刊. 2016(19)
[10]冷变形对00Cr18Mn15Mo2N0.9高氮无镍不锈钢摩擦磨损性能的影响[J]. 赵浩川,任伊宾,刘文朋,樊新民,杨柯. 材料研究学报. 2016(03)
本文编号：3105241
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