可降解生物材料因植入生物體后可在體內(nèi)不斷分解、且分解產(chǎn)物能被生物體所吸收或排出體外，已成為當(dāng)前生物材料領(lǐng)域的國(guó)際研究前沿與熱點(diǎn)。目前在骨植入材料中應(yīng)用較多的可降解生物材料主要是高分子聚合物如聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)，然而這些材料的強(qiáng)度一般較低，很難承受較大的負(fù)荷，而且降解產(chǎn)物呈酸性，容易引起炎癥。鎂及其合金不僅具有良好的力學(xué)性能，而且對(duì)人體無毒、通過腐蝕可在體內(nèi)逐步降解，因而作為一種極有發(fā)展?jié)摿Φ目山到庵踩肷锊牧先找媸艿饺藗兊那嗖A。但是現(xiàn)有的鎂合金在生理環(huán)境下降解速率太快，往往在骨組織沒有愈合就失去了應(yīng)有的承載能力。所以制備出既有一定力學(xué)性能，又具有較好耐腐蝕性的鎂合金，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

　　鎂合金生物材料的研究現(xiàn)狀

　　鎂及其合金可用做可降解生物材料，但是其高的腐蝕速率是一個(gè)焦點(diǎn)問題。H，Wang等用三種不同手段加工出來的AZ31在Hank模擬體液中浸泡1、2、5、10、15、20天，然后稱重，用光學(xué)顯微鏡觀察形貌，用TEM觀察顯微結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，通過機(jī)械處理，AZ31在Hank溶液中生物降解速率明顯降低。德國(guó)漢諾威爾大學(xué)F·Witte　等人對(duì)AZ31、AZ91、WE43、LAE442進(jìn)行了在活豬體內(nèi)植入試驗(yàn)，研究了不同可降解鎂合金在骨環(huán)境中界面降解機(jī)制及合金降解速率，得到鎂合金的降解取決于合金元素，植入的四種合金都與骨結(jié)合良好，并且得到鎂離子對(duì)骨生長(zhǎng)有誘導(dǎo)作用，只是合金降解過快，導(dǎo)致皮下產(chǎn)生氫氣氣泡;香港城市大學(xué)研究了AZ63在模擬體液中的降解情況，并研究熱處理對(duì)降解情況的對(duì)比，通過比較得出，430℃在空氣中保存24小時(shí)T4處理后，合金的降解速率是鑄態(tài)合金的1/2;北京大學(xué)鄭玉峰系統(tǒng)研究了Mg-1x(x為Zn、Mn、Al、Si、Ag、Zr、Y、ln)二元合金的組織性能、力學(xué)性能、耐腐蝕性能、細(xì)胞毒性、血液相容性，通過研究得到，添加Al、Si、Sn、Zn或Zr元素能改善合金的力學(xué)性能，添加Al、In、Mn、Zn或Zr元素能降低合金在模擬體液和漢克斯溶液中的腐蝕速率，Si和Y合金元素卻加速了合金的腐蝕等等。目前通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等，正在推進(jìn)鎂合金作為生物醫(yī)用材料的應(yīng)用。

　　鎂合金生物材料的發(fā)展趨勢(shì)

　　迄今為止，被詳細(xì)研究過的生物材料已有一千多種，醫(yī)學(xué)臨床上廣泛使用的也有幾十種，涉及到材料學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。目前生物醫(yī)學(xué)材料研究的重點(diǎn)是在保證安全性的前提下尋找組織相容性更好、耐腐蝕、持久性更好的多用途生物醫(yī)學(xué)材料。其發(fā)展趨勢(shì)必然要求：

　　(1)提高生物醫(yī)學(xué)材料的組織相容性，增加材料與活體組織之間相互容納的程度，避免材料周圍組織的局部反應(yīng);

　　(2)金屬材料在生物醫(yī)用材料中的應(yīng)用將越來越廣泛，金屬生物醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用已有較長(zhǎng)的歷史，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和外科醫(yī)療水平的提高，先后開發(fā)了不銹鋼、鈷合金、工業(yè)純鈦及鈦合金等一系列金屬生物醫(yī)學(xué)材料;

　　(3)　生物醫(yī)學(xué)材料的治療特性增強(qiáng)，生物醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展不僅局限于作為人體相應(yīng)器官的假體和代用品，利用多種學(xué)科的交叉研制具有治療特性的生物醫(yī)學(xué)材料也是未來的重要方向;

　　(4)　具有多種特殊功能生物材料的研制和應(yīng)用，對(duì)合金進(jìn)行深加工，使其具備多種功能，滿足不同情況的需求，也是未來生物醫(yī)用材料的發(fā)展趨勢(shì)之一。

　　鎂合金生物材料研究意義及應(yīng)用展望

　　鎂及鎂合金具有比強(qiáng)度和比剛度較高、生物可降解吸收性等特點(diǎn)，作為現(xiàn)有金屬生物植入材料的新一代替代產(chǎn)品表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)與潛力，已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外越來越多研究者的關(guān)注，但由于人體環(huán)境的復(fù)雜性，這種新材料的研究還需一個(gè)長(zhǎng)期過程。生物醫(yī)用材料的研究與開發(fā)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展具有極其重要的意義，生物醫(yī)用材料具有很高的附加值，其每公斤達(dá)1200-150000美元，而建筑材料僅為0.1-1.2美元，宇航材料也僅100-1200美元。

　　隨著人口老齡化和各類創(chuàng)傷的增加，近幾年來生物醫(yī)用材料和制品的市場(chǎng)一直保持20%左右的年增長(zhǎng)率，發(fā)展態(tài)勢(shì)已可以與信息和汽車產(chǎn)業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)中的地位相比，正在成長(zhǎng)為本世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)的一個(gè)支柱，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著不可忽視的重要作用。例如，隨著人口老齡化和中青年創(chuàng)傷的增加，對(duì)生物醫(yī)學(xué)材料和制品的需求持續(xù)增長(zhǎng)。在我國(guó)，人口老齡化已成為社會(huì)問題，同時(shí)中、青年創(chuàng)傷高速增加，生物醫(yī)學(xué)材料及制品存在著巨大的潛在市場(chǎng)，特別是隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)生物醫(yī)學(xué)材料和制品的需求急速增高。

　　因此對(duì)于我國(guó)發(fā)展醫(yī)用金屬材料是一個(gè)趨勢(shì)。伴隨著新型金屬材料的研制和表面改性技術(shù)的采用，生物醫(yī)用金屬材料腐蝕研究又開辟了新的研究和發(fā)展空間;鎂合金具有足夠的強(qiáng)度，良好的生物相容性和體內(nèi)可降解性，有望成為新型骨植入材料。但是它的力學(xué)性能不夠，且耐蝕性較差;不含對(duì)人體有害元素的合金，其力學(xué)性能相對(duì)鈦合金、不銹鋼等醫(yī)用合金強(qiáng)度低，不能用于承載部位;作為骨植入材料，其目的是維持骨折復(fù)位、重建后的穩(wěn)定，因此從力學(xué)角度考慮要求其在骨組織完全愈合之前必須保持原有力學(xué)性能基本不變。

　　國(guó)內(nèi)鎂合金血管支架材料研究現(xiàn)狀

　　目前，從全國(guó)范圍來看，對(duì)鎂合金血管支架的研究也是十分有限的。其研究熱點(diǎn)大多集中在兩個(gè)方面：

　　(1)支架材料的表面處理上，希望通過材料的表面改性來提高支架的力學(xué)性能和生物相容性。如重慶大學(xué)的高家誠(chéng)等研究了醫(yī)用鎂合金的腐蝕性能和表面改性。他們對(duì)鎂及鎂合金作為生物材料的可能性和研究進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)述，介紹了鎂及鎂合金的腐蝕行為與影響其耐蝕性能的主要因素。同時(shí)對(duì)醫(yī)用鎂及鎂合金的幾種表面改性技術(shù)進(jìn)行了討論。而東南大學(xué)的李姝、董寅生等則研究了醫(yī)用AZ31鎂合金表面復(fù)合膜層的制備及其性能表征。他們綜合應(yīng)用陽極氧化及化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝在其表面制備了復(fù)合膜層，并利用電化學(xué)測(cè)試手段對(duì)膜層性能進(jìn)行了表征。但利用材料的表面處理來提高支架性能的方法具有開發(fā)成本高、制備工藝復(fù)雜、制備技術(shù)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。

　　(2)支架材料的合金化研究，希望通過在鎂合金中添加不同元素來改善其性能。如重慶大學(xué)的高家誠(chéng)、李偉、王勇等進(jìn)行了新型醫(yī)用Mg-4Y-3Nd-Zr合金組織和力學(xué)性能研究。他們研究了其鑄造和均勻化處理過程中的組織結(jié)構(gòu)變化,測(cè)試了熱處理后合金的室溫力學(xué)性能.結(jié)果表明,經(jīng)熱處理的合金在室溫下表現(xiàn)出了較好的塑性,斷口具有準(zhǔn)解理和韌性斷裂的混合特征.伸長(zhǎng)率達(dá)到了15.8%,彈性模量更接近人的皮質(zhì)骨模量,可滿足人體骨植入材料力學(xué)性能的要求。中科院的張二林等進(jìn)行了醫(yī)用Mg-Zn-Mn-Ca合金組織、力學(xué)性能和耐蝕性能的研究。他們首先研究了鎂合金中常用合金化元素的溶血性和細(xì)胞毒性并探討了造成鎂合金溶血的機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了Ca含量不同的Mg-Zn-Mn-Ca合金。利用支架材料的合金化來改善支架的性能可從根本上解決鎂合金血管支架的臨床應(yīng)用問題，但此研究開發(fā)周期長(zhǎng)、手段單一化的缺點(diǎn)。

　　綜上所述，國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段對(duì)鎂合金血管支架的研究多集中在支架材料的制備及改性上。而本發(fā)明是從支架材料的制備結(jié)合支架成形工藝以改善鎂合金血管支架性能的角度來考慮的。具有開發(fā)成本相對(duì)較低、制備工藝簡(jiǎn)單、制備技術(shù)穩(wěn)定、開發(fā)周期較短、手段多樣化的優(yōu)點(diǎn)。

　　革命性的金屬生物材料

　　可降解生物醫(yī)用鎂合金相對(duì)于傳統(tǒng)金屬醫(yī)用材料來說，具有無可比擬的優(yōu)越性，如作為骨內(nèi)植物，可有效避免應(yīng)力遮擋效應(yīng)，并可避免骨折痊愈后二次手術(shù)給病人帶來的痛苦和費(fèi)用;作為心血管支架材料，可有效減少血管內(nèi)膜增生、再狹窄、晚期血栓等問題。因此，被譽(yù)為“革命性的金屬生物材料”而受到全球高度矚目。

　　盡管目前已有動(dòng)物體內(nèi)及人體臨床實(shí)驗(yàn)，然而絕大多數(shù)為商用鎂合金，缺乏生物安全性。作為生物醫(yī)用材料，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮材料的生物安全性、強(qiáng)韌性、耐蝕性(特別是類似于均勻腐蝕降解方式)。因此，需要設(shè)計(jì)具有生物安全性、高強(qiáng)韌性、耐蝕性和腐蝕均勻性的新型生物醫(yī)用鎂合金;需要對(duì)其強(qiáng)韌性設(shè)計(jì)制備理論、在體內(nèi)的降解代謝機(jī)制及體內(nèi)降解產(chǎn)物的生物安全性、降解行為的可控性等方面進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，進(jìn)而為可降解生物醫(yī)用鎂合金的臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供更加可靠的科學(xué)依據(jù)。上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心團(tuán)隊(duì)近年來在上述領(lǐng)域進(jìn)行了一些有益的探索，并取得了令人鼓舞的進(jìn)展。相信經(jīng)過科研工作者的不斷努力探索，可降解生物醫(yī)用鎂合金一定會(huì)有光明的應(yīng)用前景，成為惠及人類健康的新型金屬生物材料。