浅析可降解医用镁基生物材料的研究进展

王治昕

摘 要 可降解材料是医学生物研究中的重要方向。本文阐述了镁材料的概念及其作为生物材料的优势，通过研究现状和发展前景两方面着重探讨了可降解医用镁基生物材料的研究进展。

关键词 镁合金;生物可降解材料;研究进展

引言

现阶段，临床使用的生物材料主要有磷酸钙及聚乳酸等，但皆存在一些局限性。如磷酸钙韧性不强，聚乳酸强度不高等，为此医学领域也研究出了可降解的金属类生物材料，其中镁合金优势明显，所以笔者就此展开讨论，目的是探讨镁基材料的研究进展及发展方向。

1镁概述

镁属于生物体中的必需元素，能有效促进人体内蛋白质及核酸的合成，还能平衡细胞电位，确保人体脱氧核糖核酸及核糖核酸的稳定。对于健康的成年人来讲，日需镁量约在360-380毫克之间，过多摄入的镁会随尿液排出。而镁基材料具有密度低、韧性强、可降解的特点，而且其与人皮质骨的密度相近，较为适用于生物材料的研发。

2镁基生物材料的优势

镁多存在于人体骨骼中，能有效促进骨骼生长，若缺镁则容易引起骨质疏松、生长缓慢等问题，所以镁作为骨骼移植材料具有一定优势。早在1907年，镁材料就被国外著名医学专家应用到了骨组织中，镁板在骨折的腿部内起到固定作用，一周后镁板被分解而钢钉仍存在，足以证明镁材料的降解性很强。除此之外，镁的活性较高，在常温条件下即可与H2O和CO2产生反应，人体内含有大量水，因此会与镁反应生成氢氧化镁和氢气，此时析出的氢氧化镁会包裹镁材料，防止其继续腐蚀，但随着氢氧化镁沉淀的逐渐消失，镁材料将会被继续降解。根据早期的案例可知镁几乎对人体无负面影响，而且有利于骨骼的生长和愈合，但需要应用专业镁合金，普通的纯镁以及镁合金降解速度过快，难以达到支撑骨骼愈合的目的[1]。

3可降解医用镁基生物材料的研究进展

3.1 研究现状

可降解医用镁基材料的研发推动了生物医学领域的发展，改善了传统镁合金材料性能上的缺陷，使其降解速度能与人体愈合速度保持一致，为此，相关人员做了一系列研究。

14年前，Witte等将四种镁合金用于植入实验，以豚鼠股骨作为植入部位，7天后所有豚鼠股骨位置均出现了气囊反应，但半个月时间后又自行消失，对豚鼠并未产生负面效果。经研究，四种镁合金在豚鼠体内反应阶段均出现了矿物层，半个月后骨骼快速生长愈合。3年后，Duygulu等又将实验对象转变为羊，以螺钉的形式植入其髋骨内，一段时间后发现此部分已新生骨骼。而张广道等医学研究者则将材料植入于兔子的下颌骨上，前期周围组织出现发炎反应，而且清晰可见组织周围密布毛细血管，在第八周以后，骨骼组织已经初步形成，在观察期间，兔子为出现其他不良反应，抽取的血清中镁含量在标准值范围内，但尿液中镁含量升高，可证明镁的排出方式不是经血液吸收，而是通过肾脏以尿液的形式排除体外。而后Li等学者将镁与钙的合金材料植入兔子骨骼中，判断二者合金是否会出现排异反应，实验结果是历经90天后，材料已经完全降解，兔子的体质特征正常，而且新骨骼生长发育良好，为镁合金材料的应用和发展奠定了基础。

2013年，镁合金材料正式被应用于人体临床研究，患者存在脚趾外翻情况，将合金钉植入脚内无异常反应，趾间关节也未出现僵直现象，经X光片显示植入处无气泡或坏死情况，半年后脚趾完全恢复正常，骨骼痊愈。两年后，国外专家在股骨骨折治疗中应用了镁螺钉，临床接受治疗的十九人中只有一人出现了排异情况，其他患者在一年后体内镁螺钉完全降解，骨骼生成速度也较快。根据实时跟踪研究发现螺钉在植入一个月左右骨骼就有愈合的征兆，半年后镁螺钉体积明显减小，约一年的时间，镁螺钉已经完全消失，骨骼愈合完全。临川研究表明患者在治疗期间无明显不适或疼痛情况，活动正常。血清检测数据无异常，除镁海量外，其他钙、磷、铁等微量元素也在正常指标内，所以证明大部分人体可适应镁合金。以此为依据，同年德国公司既开发生产了镁合金螺钉，可固定小骨骼，韩国公司研制的钙镁合金螺钉主要可用于骨折部位固定。我国对美基生物材料的研发也走上了新台阶，多家企业开始了动物实验中，还有处于临床审批阶段的镁产品。但是市场上的镁材料多为螺钉，但其强度相较于传统金属材料强度较低，所以多应用于非承重部分[2]。

3.2 发展前景

经过前期的研究和發展，医学领域已经基本掌握了镁合金材料的性能及特点，随着科学技术的发展，镁基材料研究也将步入新的发展阶段，未来研究的主要领域在于控制镁合金在人体内的降解速度，提高其力学强度。镁合金将在医学领域作为骨科的主要研究对象，推动医学行业的发展。笔者预测未来镁合金研究方向应是从复合角度出发，发挥复合材料的性能优势，有效控制镁合金的反应速度，使其强度满足人体承重范围，还要对生物体的功能起到助推作用，优化局部骨骼或组织的重构过程，在生物材料不断发展的今天发挥其优势和价值，为医学治疗提供有利条件。

4结束语

总而言之，镁合金既有金属材料的韧性，又有可降解的优势，可直接被人体吸收，避免传统生物材料需要二次取出的局限性，而且灭菌加工环节较为方便快捷，受到了医学研究领域的广泛关注。但需要明确的是，镁合金降解速度应与组织愈合速度相吻合，而且要将其是否存在其他副作用作为研究的重点内容。

参考文献

[1] 毛金龙.镁基生物材料表面腐殖酸涂层的构建及腐蚀和生物相容性研究[D].成都：西南交通大学，2016.

[2] 龚才华.表面有机改性镁基生物材料的制备及生物相容性研究[D].重庆：重庆大学，2016.