在生物體內(nèi)，以可降解吸收的鎂合金為代表的新一代醫(yī)用金屬材料越來越受到關(guān)注。這類新型醫(yī)用金屬巧妙利用其在人體環(huán)境中可腐蝕降解的特性，實(shí)現(xiàn)金屬植入物在體內(nèi)逐漸降解直至消失的醫(yī)學(xué)臨床目的，它可避免傳統(tǒng)不降解醫(yī)用金屬植入材料需二次手術(shù)取出的弊端，可減輕病人痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。例如心血管支架，全降解鎂合金支架可以解決支架植入后“血管再狹窄”的問題。基于以上優(yōu)點(diǎn)，可降解醫(yī)用鎂合金材料被譽(yù)為“革命性金屬生物材料”，成為目前生物材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
臨床上經(jīng)常發(fā)生因細(xì)菌感染導(dǎo)致骨內(nèi)植物植入手術(shù)失敗而需取出的案例，所以骨內(nèi)植入物材料具有廣譜抗菌功能對(duì)臨床而言意義重大。為此，上海交通大學(xué)丁文江院士、袁廣銀教授團(tuán)隊(duì)致力于研發(fā)醫(yī)用鎂合金JDBM(JiaodaBio-Mg交大生物鎂)，具有良好的廣譜抗菌功能。該材料應(yīng)用于制備骨內(nèi)植物器械，可望解決臨床上常發(fā)生的因細(xì)菌感染導(dǎo)致骨內(nèi)植物手術(shù)失敗的臨床實(shí)際問題，造福廣大患者。
近日，生物材料領(lǐng)域國際著名學(xué)術(shù)期刊Biomaterials在線刊出了上海交通大學(xué)丁文江院士、袁廣銀教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的專利醫(yī)用鎂合金JDBM(JiaodaBio-Mg交大生物鎂)的最新成果，表明JDBM鎂合金材料不但具有獨(dú)特的均勻可控降解特性，而且具有廣譜抗菌效果。該文以“EnhancedAntibacterialProperties,Biocompatibility,AndCorrosionResistanceOfDegradableMg-Nd-Zn-ZrAlloy”為題發(fā)表在Biomaterials53(2015)211-220上，由上海交大附屬第六人民醫(yī)院張先龍教授團(tuán)隊(duì)和袁廣銀教授團(tuán)隊(duì)合作發(fā)表。該文通過體外和體內(nèi)研究互相驗(yàn)證的方法發(fā)現(xiàn)基于JDBM鎂合金優(yōu)異的耐均勻腐蝕特性，同時(shí)結(jié)合該醫(yī)用鎂合金設(shè)計(jì)時(shí)含有廣譜抗菌效果的合金元素，從而巧妙地利用鎂合金降解時(shí)持續(xù)釋放的金屬離子達(dá)到廣譜抗菌的效果。臨床上經(jīng)常發(fā)生因細(xì)菌感染導(dǎo)致骨內(nèi)植物植入手術(shù)失敗而需取出的案例。JDBM鎂合金材料應(yīng)用于制備骨內(nèi)植物器械，有望解決臨床上常發(fā)生的因細(xì)菌感染導(dǎo)致骨內(nèi)植物植入手術(shù)失敗的實(shí)際問題，對(duì)臨床應(yīng)用而言意義重大。
圖a為JDBM鎂合金和純鎂克氏針樣品植入大鼠股骨髓腔中4周降解后的形貌比較(JDBM顯示均勻降解;純鎂顯示不均勻降解特征);圖b為相應(yīng)的植入4周后的降解速率，顯示JDBM具有更優(yōu)異的抗均勻降解性能。(摘自Fig.8,Biomaterials53(2015)211-220)
植入物表面及股骨中所含的細(xì)菌(a)從大鼠股骨中取出的Ti、Mg和JDBM克氏針滾板后的細(xì)菌培養(yǎng)圖片;(b)克氏針滾板后，涂板計(jì)數(shù)表面粘附的細(xì)菌;(c)股骨研磨成粉，涂板計(jì)數(shù)其中所含的細(xì)菌。結(jié)果顯示JDBM鎂合金具有顯著的抗菌效果。(摘自Fig.6,Biomaterials53(2015)211-220)
JDBM鎂合金心血管血管支架剛植入初期的血管造影(圖a)及其IVUS圖(圖c);植入16周后對(duì)應(yīng)的血管造影(圖b)及其IVUS隨訪圖(圖d)，顯示16周后JDBM支架貼壁良好，仍保持血管支撐作用，無內(nèi)膜增生等不良現(xiàn)象。(摘自:Fig.4,Nanoscale5(20)2013:9517-22)
近年來，在丁文江指導(dǎo)下，袁廣銀帶領(lǐng)課題組瞄準(zhǔn)臨床應(yīng)用，不斷攻克難關(guān)，在國際上首次提出了“相電位調(diào)控醫(yī)用鎂合金降解行為”的研究思想，成功解決了“醫(yī)用鎂合金均勻可控降解”這一世界性難題。針對(duì)骨內(nèi)植物器械在植入初期，由于肌體應(yīng)激反應(yīng)，植入物附近會(huì)呈現(xiàn)酸性體內(nèi)微環(huán)境而加速鎂合金降解的現(xiàn)象，課題組成功研發(fā)了一種具有生物活性、與基體結(jié)合力強(qiáng)的可降解Ca-P涂層專利技術(shù)，不但成功解決了鎂合金植入物初期過快降解的問題，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)這種Ca-P涂層具有促進(jìn)新骨形成的骨誘導(dǎo)功能。調(diào)節(jié)涂層厚度，還可進(jìn)一步調(diào)控骨內(nèi)植物器械的降解速率，以便達(dá)到鎂合金骨內(nèi)植物與新骨形成速度匹配的目的，有望實(shí)現(xiàn)醫(yī)用鎂合金骨內(nèi)植物均勻可控降解的臨床目標(biāo)。
近三年來，在國家863課題、科技部支撐項(xiàng)目、上海市基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目等資助下，袁廣銀課題組通過和臨床醫(yī)生團(tuán)隊(duì)緊密合作，在可降解骨修復(fù)用鎂合金材料和可降解鎂合金血管支架方向上先后取得了一系列具有重要臨床應(yīng)用價(jià)值的成果，分別發(fā)表于Biomaterials53(2015)、ACS ApplMaterInterfaces7(2015)、ACSApplMaterInterfaces6(2014)、CorroSci78(2014)、Nanoscale5(20)(2013)等國際知名學(xué)術(shù)期刊上，獲得授權(quán)醫(yī)用鎂合金材料及其器械相關(guān)專利10項(xiàng)，成果引起了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。如Nanoscale2013論文刊出兩周后即被英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)所屬學(xué)術(shù)刊物ChemistryWorld作為研究亮點(diǎn)進(jìn)行專題報(bào)道。評(píng)論認(rèn)為:“New alloy(JDBM) that balances durability and degradation is ideal material for medical devices that alleviate atherosclerosis.”。該合金的強(qiáng)韌性和腐蝕降解性能以及生物相容性全面超越目前歐洲正在臨床實(shí)驗(yàn)的WE43合金，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。目前，JDBM系列醫(yī)用鎂合金材料在骨內(nèi)植物和心血管支架兩個(gè)方面的大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均在按計(jì)劃進(jìn)行，袁廣銀也應(yīng)邀先后赴美國、德國、日本和韓國等國做醫(yī)用鎂合金的學(xué)術(shù)交流，與美國、德國、意大利、日本等國的研究機(jī)構(gòu)簽訂國際合作研究協(xié)議，開展廣泛的國際合作研究。