生物医用Mg-Zn-Zr合金体内外腐蚀降解机理的研究

发布时间：2017-04-24 08:01

  本文关键词：生物医用Mg-Zn-Zr合金体内外腐蚀降解机理的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Mg-Zn-Zr合金以其良好的力学性能及优异的生物相容性，，特别是生物腐蚀吸收性能，成为新型生物可降解植入材料，在骨折内固定、血管支架等临床应用中孕育着巨大的市场前景。然而，该合金在体外模拟生理环境中的腐蚀降解机理，及其在生物体内降解的规律尚未得到研究。 本研究制备了Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr合金，配置成四种含有人体体液重要侵蚀性离子的溶液及模拟体液（SBF），对合金的的体外腐蚀降解和电化学行为进行了研究，系统揭示了生理环境中所含侵蚀性离子（C~-、HPO_4~（2-）、HCO_3~-、SO_4~(2-)）对镁合金腐蚀降解行为的影响，进而揭示了合金在模拟体液中的腐蚀降解机理。将Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr合金标准试样植入白兔腿骨，采用多种手段分析评价了其在体内不同部位的降解行为，探索了降解机理。结果表明： 1、Cl-离子会导致Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr合金发生多孔状点蚀；HPO42-离子能较强地抑制镁合金的腐蚀降解；HCO3-离子大大加快了镁合金的腐蚀降解速度，但由于能够在剧烈腐蚀部位诱导钝化，对合金点蚀的扩展具有抑制作用；SO42-离子对合金腐蚀降解的加速作用不明显。 2、Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr合金在SBF中腐蚀降解初期，其降解速度较快。经过3天的腐蚀降解后，合金降解速率基本保持稳定，并远低于初期的腐蚀降解速率。该合金在降解过程中会发生微弱的点蚀，但其点蚀部位在SBF溶液中具有一定的自我修复能力。 3、Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr合金植入动物体内不同部位，降解速率有所差异。在物质循环交换比较充分的松质骨部位，合金降解快于骨干等部位。随着降解时间的延长，合金降解的量会逐渐增加，降解速率却逐渐降低，三个月的残留合金量为48.4%，六个月的残留合金量为30.4%。组织学分析显示合金具有良好的生物相容性。
【关键词】：生物医用镁合金 模拟人体环境 体外降解机理 体内降解机理
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG146.22;R318.08
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 生物医用镁合金的潜在应用及存在的问题11-13
• 1.2.1 生物医用镁合金的性能及特点11-12
• 1.2.2 生物医用镁合金应用中存在的问题12-13
• 1.3 生物医用镁合金体内外降解行为的研究进展13-16
• 1.3.1 生物医用镁合金体外降解研究进展13-14
• 1.3.1.1 侵蚀性离子对生物医用镁合金体外降解的影响的研究进展13
• 1.3.1.2 在模拟体液中镁合金体外降解的研究进展13-14
• 1.3.2 镁合金体内降解的研究发展现状14-16
• 1.4 课题的研究背景及研究内容16-18
• 1.4.1 课题的研究背景16
• 1.4.2 课题的研究内容16-18
• 第二章 生理环境中侵蚀性离子对 Mg-Zn-Zr 合金体外腐蚀降解行为的影响18-39
• 2.1 实验设计18-19
• 2.2 实验材料、设备及方法19-21
• 2.2.1 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金的制备19
• 2.2.2 实验设备及仪器19
• 2.2.3 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金体外降解测试19-20
• 2.2.3.1 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金体外降解四种测试溶液成分19-20
• 2.2.3.2 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金体外降解浸泡失重试验20
• 2.2.3.3 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金体外降解腐蚀产物的表征20
• 2.2.4 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金电化学分析测试20-21
• 2.3 实验结果与分析21-38
• 2.3.1 腐蚀性阴离子对 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金腐蚀产物的影响21-22
• 2.3.2 腐蚀性阴离子对 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金腐蚀形貌的影响22-29
• 2.3.3 腐蚀性阴离子对 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金腐蚀速率的影响29-32
• 2.3.4 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金在测试溶液中的电化学行为32-38
• 2.4 本章结论38-39
• 第三章 Mg-Zn-Zr 合金在 SBF 中的腐蚀降解机理研究39-48
• 3.1 实验材料、设备及方法39-40
• 3.1.1 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金的制备39
• 3.1.2 实验设备及仪器39
• 3.1.3 模拟体液（SBF）配制39-40
• 3.1.4 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金在 SBF 中的体外降解测试40
• 3.1.5 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金在 SBF 中的腐蚀产物的表征40
• 3.1.6 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金在 SBF 中的电化学分析测试40
• 3.2 实验结果与分析40-47
• 3.2.1 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金在 SBF 中的腐蚀产物分析40-41
• 3.2.2 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金在 SBF 中的腐蚀形貌分析41-42
• 3.2.3 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金在 SBF 中的腐蚀降解速率42-43
• 3.2.4 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金在 SBF 中的电化学行为43-47
• 3.2.4.1 动态极化分析43-44
• 3.2.4.2 Ecorr-t 分析44-45
• 3.2.4.3 交流阻抗谱分析45-47
• 3.3 本章结论47-48
• 第四章 Mg-Zn-Zr合金在生物体内降解的研究48-59
• 4.1 实验材料、设备及方法48-52
• 4.1.1 Mg-3wt%Zn-0.5wt%Zr 合金的制备48
• 4.1.2 实验设备48
• 4.1.3 植入实验48-49
• 4.1.3.1 实验动物的选择及动物模型的建立48-49
• 4.1.3.2 观察研究时间点的设立和取材49
• 4.1.4 X 射线影像学检查49-50
• 4.1.5 微观结构表征50
• 4.1.6 Micro-CT 测试50-51
• 4.1.6.1 Micro-CT 技术及仪器简介50-51
• 4.1.6.2 Micro-CT 的数据采集及处理51
• 4.1.7 Micro-CT 观测后的植入部位的组织切片检查51-52
• 4.2 实验结果与分析52-57
• 4.2.1 X 射线影像学评价52-53
• 4.2.2 微观结构的结果与分析53-54
• 4.2.3 Micro-CT 结果与讨论54-57
• 4.2.4 组织学评价57
• 4.3 本章结论57-59
• 第五章 全文结论59-60
• 参考文献60-65
• 发表论文和科研情况说明65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

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本文编号：323804