鎂元素是人體必需的元素之一，是所有金屬材料中生物力學(xué)性能與人體骨最接近的金屬，具有理想的生物和力學(xué)相容性。鎂合金具有優(yōu)異的可降解性，可降解生物鎂合金被譽(yù)為革命性的生物醫(yī)用金屬材料，具有良好的綜合力學(xué)性能、生物活性等特征。近年來，鎂合金作為一種新型可降解金屬生物材料，受到越來越多研究者的關(guān)注。本文作者對(duì)可降解生物鎂合金的研究與應(yīng)用進(jìn)行了分析與介紹。
鎂合金與其他臨床應(yīng)用生物醫(yī)用金屬材料相比，具有諸多顯著優(yōu)點(diǎn)，如密度（1.74g——2.0g/cm3）接近于人骨密度（1.8g——2.1g/cm3），強(qiáng)度較高，可有效緩解應(yīng)力遮擋效應(yīng)；其次，鎂又是人體細(xì)胞內(nèi)第二重要的陽離子，能激活體內(nèi)多種酶，參與體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成、肌肉收縮及體溫調(diào)節(jié)；此外，鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(-2.37V)很低，在含有Cl-的人體生理環(huán)境中腐蝕更快，利用鎂合金耐蝕性差的特點(diǎn)可將其發(fā)展成為生物可降解金屬。
可降解生物鎂合金研究現(xiàn)狀
從本世紀(jì)初開始，以生物可降解鎂合金為代表的具有生物可降解（吸收）特性的新一代醫(yī)用金屬材料研究發(fā)展迅速，受到了人們的特別關(guān)注。這類新型醫(yī)用金屬材料拋棄人們通常將金屬植入材料作為生物惰性材料使用的傳統(tǒng)思想，而巧妙地利用鎂基金屬材料（純鎂及鎂合金）在人體環(huán)境中易發(fā)生腐蝕（降解）的特性，來實(shí)現(xiàn)金屬植入物在體內(nèi)逐漸降解直至最終消失的醫(yī)學(xué)臨床目的。此外，由于鎂合金所具有的金屬材料特性，其強(qiáng)度、塑性等都要遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)已開始臨床應(yīng)用的陶瓷、硫酸鈣和聚乳酸等可吸收材料，同時(shí)，其彈性模量和密度更接近骨組織，因而具有在骨修復(fù)方面臨床應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和潛力。
可降解鎂合金材料的研究目前處于起步階段。鎂合金能否成為醫(yī)用可降解材料，材料的安全性和降解速率的控制有2個(gè)基本條件，一方面，可降解材料生物相容性的系統(tǒng)評(píng)價(jià)是其成為醫(yī)用材料的基礎(chǔ)；另一方面，可降解生物材料要求材料降解速度與組織新生或者愈合速度之間匹配。所以，可降解鎂合金在生理環(huán)境下的腐蝕降解過程和機(jī)制、過程控制方法、骨誘導(dǎo)性能的機(jī)理研究、生物相容性等問題還亟待進(jìn)一步解決。
可降解生物鎂合金應(yīng)用
鎂是人體內(nèi)含量?jī)H次于鉀的細(xì)胞內(nèi)陽離子，在新陳代謝過程中起著重要作用，鎂也是組成生物體骨的主要成分，能夠促進(jìn)骨、牙齒及細(xì)胞形成并在骨的礦物質(zhì)代謝中具有重要的調(diào)節(jié)作用。此外，由于鎂合金所具有的金屬材料特性，其塑性、剛度、加工性能等都要遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)已開始臨床應(yīng)用的聚乳酸等可降解高分子材料，因而更適于在骨等硬組織修復(fù)和介入治療方面的臨床應(yīng)用。
令人欣喜的是，全球現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)中所選用的鎂合金在血液及骨環(huán)境下進(jìn)行短期實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)均沒有不良后果產(chǎn)生。可以預(yù)測(cè)，醫(yī)用可降解鎂合金材料的醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用，可大大提升現(xiàn)有金屬植入器械的醫(yī)療功能，并可能產(chǎn)生新的醫(yī)療效果，從而為廣大患者帶來新的福音。
心血管支架
傳統(tǒng)心血管支架一般由不銹鋼與高分子制成，旨在減少冠狀動(dòng)脈成形術(shù)后管腔的彈性回縮，可用于治療各種類型的心絞痛、急性心肌梗死等。但傳統(tǒng)支架有一定的弊端，如不銹鋼支架永久存在血管內(nèi)，可引發(fā)局部炎癥反應(yīng)，有供血血管再狹窄的可能性；高分子支架力學(xué)性能較差，在降解期間，容易在植入處造成酸性環(huán)境，延緩病愈。鎂合金因易降解性及力學(xué)性能符合植入材料要求，可被制成可降解心血管支架。
可降解鎂合金血管支架是鎂合金作為可降解生物材料研究領(lǐng)域的最大進(jìn)展。德國(guó)Biotronik公司采用激光雕刻技術(shù)對(duì)WE43(質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Mg-4%Y-3%Re)鎂合金管進(jìn)行加工而成世界首例鎂合金支架，且在臨床實(shí)驗(yàn)中證明該材料具有良好的生物相容性與物理力學(xué)性能。目前，商用化的鎂及鎂合金種類就包括純鎂、AZ31、AZ91、WE43、AE21、LAE442、ZK60等。
在目前研究中的可降解鎂合金支架有：AE21、AM60、wE43、錸釔鎂合金支架、鎂鋅鋰合金支架等。
骨固定材料
鎂合金作為骨固定材料，在骨折愈合初期能夠提供穩(wěn)定的力學(xué)性能，逐漸而不是突然降低其應(yīng)力遮擋作用，使骨折部位承受逐步增大直至生理水平的應(yīng)力刺激，從而加速骨折愈合與塑形，防止局部骨質(zhì)疏松和再骨折的發(fā)生。
鎂合金材料與人骨力學(xué)性能匹配，避免了應(yīng)力遮擋效應(yīng)，同時(shí)其可生物降解性避免了患者二次手術(shù)的痛苦，兼具良好的生物相容性，使之成為了一種新型骨科醫(yī)用材料。
多孔骨修復(fù)材料
骨修復(fù)研究的最終目標(biāo)是人工骨不僅可以替代受損的骨骼，還應(yīng)在體內(nèi)逐漸降解，并同時(shí)引導(dǎo)骨細(xì)胞生長(zhǎng)，最終實(shí)現(xiàn)骨再生。發(fā)展新的骨組織工程修復(fù)材料，既要有良好的力學(xué)性能，又要有類似于骨的多孔結(jié)構(gòu)和生物可降解性能。
常用的多孔骨組織工程材料有生物陶瓷和聚乳酸,這些材料力學(xué)性能差。多孔鎂作為一種可降解的生物材料,其力學(xué)性能符合要求,且其本身具有生物活性,可誘導(dǎo)細(xì)胞分化生長(zhǎng)和血管長(zhǎng)入。
普外科領(lǐng)域的應(yīng)用
鎂合金良好的力學(xué)性能能夠?qū)δ懙拦芮惶峁⿻簳r(shí)的支撐作用，其可靠的生物相容性及可降解性避免了植入支架對(duì)人體的危害和長(zhǎng)期放置引起的并發(fā)癥，在肝膽外科尤其是膽道良性疾病的治療方面有著廣闊的發(fā)展前景。
口腔科領(lǐng)域的應(yīng)用
鎂合金相對(duì)于其他金屬材料而言更接近人體密質(zhì)骨，作為牙種植體材料具有更好的生物力學(xué)相容性，鎂合金還能促進(jìn)鈣磷的沉積，密質(zhì)骨的生長(zhǎng)，表明鎂及其合金在口腔種植領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。同時(shí)，鎂合金材料與其他金屬材料相比不僅具有相似的韌性，而且其可降解的特性可避免二次手術(shù)給病人帶來的痛苦，同時(shí)，作為金屬材料，更易加工和滅菌。因此，鎂合金作為可降解生物材料具有巨大的應(yīng)用潛力，目前可降解生物鎂合金已被譽(yù)為“革命性的金屬生物材料”,而受到廣大醫(yī)療工作者和生物材料研究者的高度矚目。
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)、中國(guó)工程院院士丁文江和該校教授袁廣銀團(tuán)隊(duì)致力于研發(fā)醫(yī)用鎂合金JDBM（Jiaoda Bio-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。
鎂合金以其優(yōu)良的機(jī)械性能、良好的生物相容性和可降解性能，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，成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。但作為新一代的硬組織材料，鎂合金的研究才剛剛起步。若要將鎂合金作為醫(yī)用材料應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對(duì)鎂合金的物理、化學(xué)、生物性能也提出了更加嚴(yán)格的要求。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和研究的進(jìn)一步深入，鎂合金產(chǎn)品會(huì)越來越廣泛的為人類應(yīng)用，為人類造福。