周盟 黄艺聪 康斌**

    (1.骨科生物材料国家地方联合工程研究中心，广东深圳 518036；2.北京大学深圳医院骨关节科，广东深圳 518036)

    早在19 世纪初，镁金属作为骨科内植物材料用于人体治疗，有学者将镁金属线用于术中的结扎止血[1]。后因为镁金属机械性能与人体皮质骨相似(表1)，又有多例报道使用镁合金内植物治疗骨折，但因降解速度过快以及产生无法处理的气腔而导致治疗失败的比例较高[2]，镁合金材料作为骨科植入物的应用随之减少。

    进入21 世纪后随着材料生产工艺的不断提高，将镁进行合金化处理后，其机械性能、抗腐蚀性能等得到提高[3]，且生物安全性未受影响，镁合金因此再次成为骨科领域研究热点之一。镁降解释放的Mg2+参与生物体内多种新陈代谢，包括调节骨代谢活动，诱导新骨生成。大量研究证明Mg2+能够通过多个信号通路影响骨代谢。多项人体外细胞实验、动物体内实验和一些临床试验证明镁合金具有骨科内植物材料所需的特性，有望成为一种骨科特色应用的新型材料。

    1 镁的合金化

    镁的合金化是在镁金属中加入其他金属元素构成合金，通过调整不同元素的含量或者添加不同元素，优化镁材料的性能。镁在合金化后抗腐蚀性、机械强度得到了明显提高(表2)，同时具有较好的生物安全性。目前最常用的合金化元素是锌(Zn)、锆(Zr)、钙(Ca)、锶(Sr)、铝(Al)等。以下就添加不同金属得到的二元、三元及多元镁合金材料的研究进展进行阐述。

    1.1 二元镁合金

    1.1.1 镁-锌二元合金：锌是人体必需微量元素之一，在人体生长发育过程中起着极其重要的作用。镁-锌合金比纯镁具有更好的机械强度[4]和耐腐蚀性[5]。锌使镁-锌合金屈服强度(抵抗外力使之变形的强度)增加，研究表明当锌含量为6wt%(锌占总重量的6%)时屈服强度最大，含量为4wt%时终极抗拉强度和延展性最佳[6]。镁-锌二元合金比纯镁抗腐蚀性强，将三种镁-锌合金(Mg-1Zn、Mg-5Zn 和Mg-7Zn)和纯镁在模拟体液(simulated body fluid,SBF)中浸泡后观察溶液pH值变化，三种镁-锌合金溶液pH值改变均小于纯镁，其中Mg-5Zn合金pH变化最小[7]。在电化学测试和腐蚀形貌观察的基础上，发现随着锌含量的增加，镁-锌合金的耐蚀性大约成抛物线变化，锌含量在2～3wt%范围耐蚀性最佳，高于或低于此范围后，可观察到MgxZny二元共晶化合物(两种金属离子通过金属键按一定比例相形成晶体化合物，x、y分别为镁离子、锌离子数量)生成增多 ......