文 | 刘茗贺 郑州外国语中学

1. 引言

生物医用材料是一类具有特殊性能、多种功能，常用在人造器官、外科手术、康复理疗、疾病的诊断和治疗，并对人体无毒副作用的材料。生物医用材料具有较理想的生物再生过程，且在短时间内不会引起急性或慢性危害。由于传统生物医用材料具有不可降解性，需服药抵抗或手术取出，会对宿主造成二次危害，因此近年来可降解生物医用材料受到大家的广泛关注。可降解生物医用材料具有更好的生物相容性，物理和力学性能稳定可靠，而且可降解性也是其最大优点。根据材料组成和性质可分为可降解医用高分子，可降解医用生物陶瓷，可降解医用金属，可降解医用复合材料。

其中，生物医用可降解镁合金材料相对于其余材料具有优良的力学性能、完全可降解性和杰出的生物相容性，有望广泛应用于临床硬组织修复或替代。

2. 镁合金材料的抗腐蚀研究镁合金具有诸多显着的优点：①镁合金生物相容性良好。镁是人体内仅次于钙、钠和钾的常量元素，体内过量的镁可通过尿液排出，不会发生中毒反应。

②镁合金材料有着优异的力学相容性。

同时其合金有高的比强度和比刚度，密度接近自然骨。③镁合金具有完全可降解的特性。其标准电极电位较低，在体内易于降解。④镁合金成本低。由于其资源丰富，易获取，价格低廉。但是，镁合金在生物体内降解速度过快，导致其不能对组织形成很好的固定和保护作用，因而严重影响了其大规模实际应用。

针对这一问题，广大的研究者提出了多种方案来缓解其在生物体内过快的降解速度，主要分为以下四类：合金化处理、表面改性处理、非晶化处理和复合材料。

（1）合金化处理合金化是指向镁中添加一定的合金元素，以此来提升材料的耐蚀性能和机械性能。合金化能够细化组织，强烈降低局部腐蚀倾向，并且稀土元素等还能起到钝化作用。Mahallawy 等制备了 Mg-5Sn-2Zn-0.1Mn 合金，发现经过合金化处理后其抗压强度得到了显着的提升，同时其腐蚀降解速度也明显降低。Cui 等研究了 Li 含量对 Mg-Li-Ca 合金的性能影响，发现其具有优异的生物相容性，同时适量的Li可以显着降低其降解速度。

（2）表面改性处理表面改性处理是指改变镁合金表面的物相组成的处理方式。镁合金的表面涂层化处理能够在其表面形成致密的氧化膜，提高其耐腐蚀性。部分表面改性方法还可提高生物相容性，诱导骨组织的生长。Wang 等人通过将 AZ31 镁合金浸泡在含有 NaNO 3 、Ca（H 2 PO 4 ） 2 ·2H 2 O和H 2 O 2 的混合溶液中，静置一段时间后，在镁合金的表面便得到了Ca-P基涂层。

改良后的镁合金大大提升了其在体内外的抗腐蚀性能，同时在体外实验中，其对细胞粘附和增殖能力也有明显改善。

Zhao 等在 Mg-ZnCa（PO 4 ） 2 复合物表面制备了壳聚糖涂层，研究表明，改性材料在体内外的抗腐蚀性都有显着提升，且没有明显的细胞毒性。

（3）非晶化处理非晶化处理是指运用物理气相沉积、固相烧结法、离子辐射法、甩带法和机械法等方法使金属材料在原子尺度上结构无序。镁基大块非晶合金的无晶界、化学均匀性和单相结构等特点能够有效减弱电偶腐蚀效应，使其耐蚀性优于同成分的晶态合金。Wang 等人通过向体系中添加 Fe 颗粒的方法大大增强了Mg-Zn-Ca 块状非晶合金复合材料的机械性能和耐腐蚀性，研究表明，随着 Fe颗粒的增多，非晶基体中嵌入了延展性较好的 a-Mg 和 Mg-Zn 树枝晶，从而增加了体系的断裂应变和抗压强度。Zberg等设计了一组富 Zn 的 MgZnCa 块体非晶合金成分，同时做了电化学测试，结果显示非晶态的 Mg 基合金的耐蚀性能明显优于同成分的晶态合金，有望作为植入体应用于生物体中。

（4）镁合金复合材料镁合金复合材料是指通过物理或化学的方法将镁合金与其他一种或一种以上性质不同的材料，在微观或者宏观上组成的具有新性能的材料。Jaiswal 等采用加热铸造法制备了 Mg-3Zn-HA 复合材料的方法，发现加入适量的 HA 可以使其腐蚀率显著降低。此外，Khalajabadi等通过粉末冶金技术制备了 Mg/HA/TiO 2 复合材料，发现其腐蚀速度得到控制，抗压性能和生物相容性也较好。

3. 结论与展望生物医用镁合金具有良好的生物相容性、力学相容性和可降解性，因而受到了广泛关注。但是腐蚀速率过快又限制了其实际应用。针对这个问题，研究者提出了镁合金的合金化、表面处理、非晶化和复合材料等四类解决方案。结果表明镁合金的抗腐蚀性能得到了明显改善。但是，上述方案都没有完全解决镁合金在实用化道路上的所有问题，因此需要更好的实验设计和方案来解决这些问题。我们认为可以从如下三个方面着手解决：（1）选择对生物体无毒无害的恰当的合金元素掺入镁合金体系，使其综合性能得到提高；（2）结合上述两种甚至多种策略同时对镁合金进行处理，从而同时优化其各项性能指标；（3）进一步完善和规范生物医用镁合金材料的体外和体内测试标准，加速其大规模实用化的应用研究。