德国研制镁合金植入物 治疗骨伤不损人体组织

德国科学家正在研制一种由镁制成的小型植入物和螺钉,具有足够的机械稳定性,并在人体内的降解程度可控,不会导致人体组织损伤。

在骨头破裂的地方,医生通常会用植入物来固定骨头碎片,而选择哪种植入物需要慎重考虑。钛或钢制螺钉和固定板在机械、化学性能上非常稳定,但如果要拆卸就必须再次手术;有机材料植入物,则可能会慢慢溶解,还存在强度不足、溶解物对人体有害等缺点。

针对这一难题,德国联邦材料测试研究所利用镁开发出功能表面最佳的合金板和矫形螺钉。这种镁植入物尤其适用于骨骼迅速增长的儿童,生物降解的螺钉不会影响孩子的骨骼生长,可以免去二次手术,降低感染风险并节省成本。

研究人员艾利·布鲁尼克说:“镁合金植入物不仅具有生物相容性,而且在最初的脆弱愈合阶段具有与骨骼相似的机械性能,因此比钛更合适。”

在某些情况下,镁合金在降解过程中可能会产生氢,甚至在患者皮肤下形成气泡。如果形成的氢多于人体可以立即清除的量,那么脆弱骨骼的愈合过程就会受到干扰。

要开发新的植入物,人体组织液至关重要。但组织液的酸度比血液的酸度变化复杂得多。根据身体部位和组织状况,不同的部位和组织会影响所插入的螺钉。

为了对人体生物腐蚀的进展做出现实的预测,布鲁尼克开发了模拟人体PH调节的实验分析仪和流通池。在一个由10个流通池组成的电池组中,将镁合金样品浸泡在人造组织液中,并使组织液以在人体相同的速度流动。

研究人员模拟分析了人体在现实条件下的生物腐蚀,以获取镁和其他生物相容性元素的最佳合金比例,以及可吸收的镁螺钉新的表面功能,使植入物在人体内进行缓慢、受控的降解,不会形成气泡。布鲁尼克解释说,根据组织的酸度,反应会有所不同。在弱酸性环境中,镁腐蚀过程中会形成大量氢气;而在碱性环境,会形成含碳酸盐产物阻止降解。

布鲁尼克说:“流通池是一个很小实验室,可模拟现实生活中生物腐蚀的现实。”下一步将微型实验室中的合金样品与活细胞放在一起,以更详细地模拟人体内的腐蚀过程。

医用镁合金

医用镁合金作为可降解医用材料被誉为第三代生物医用材料。镁是一种对人体温和的元素,具有很好的可吸收性和生物相容性,在骨科植入中,具有与骨接近的密度和弹性模量。医用镁合金还具有可控的腐蚀速率,在心血管植入和骨修复上有很好的应用前景。目前研究的镁合金主要包括WE43、AZ31、Mg-Ca、MgZnCa等。医用镁合金主要腐蚀速率过快,机械强度不够等问题。、

最先广泛用于临床治疗的金、银、铂等贵金属,具有良好的稳定性和加工性能,但因其价格较贵,广泛应用受到限制,现金在牙科、针灸、体内植入及医用生物传感器等方面仍有广泛应用。钽、铌、锆,具有很好的化学稳定性和抗生理腐蚀性,氧化物基本上不被吸收和不呈现毒性反应,可以与其他金属结合使用而不破坏其表面的氧化膜。并且表现出良好的生物相容性,但也因其价格较贵,应用受限。