影響鎂基多孔材料臨床應(yīng)用的問題及解決策略
發(fā)布時間：2021-03-21 13:13
當(dāng)前,醫(yī)用生物植入材料的研發(fā)正在從生物惰性向生物活性和功能化（生物相容性、可控降解性、誘導(dǎo)再生性、廣譜抑菌性）方向快速發(fā)展,具有獨特性能的鎂基多孔材料正成為生物體內(nèi)可降解植入材料研究領(lǐng)域的熱點。文章介紹了鎂基多孔材料的性能優(yōu)勢,論述了鎂基多孔材料臨床應(yīng)用所面臨的問題,總結(jié)了目前可采取的應(yīng)對策略,展望了其應(yīng)用前景。
【文章來源】：河南工學(xué)院學(xué)報. 2020,28(05)
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
醫(yī)用多孔植入材
越明顯。這主要是因為組織細(xì)胞在鎂離子刺激作用下可以更多地釋放降鈣素基因相關(guān)肽（CalcitoninGeneRelatedPeptide，CGRP），以促進(jìn)骨膜內(nèi)干細(xì)胞的成骨分化[7]。③良好的生物相容性。Wolff定律[6,8]指出骨組織受力狀態(tài)將影響骨骼的生長（重建）、吸收，即其在有承載需求的部位會生長，無需求的部位會被吸收。醫(yī)用鎂基材料多孔化后，其彈性模量與自然骨最為接近，具有較好的生物力學(xué)性能，在植入人體后能有效避免“應(yīng)力屏蔽效應(yīng)”的發(fā)生，促進(jìn)骨骼的生長和痊愈，并能防止二次骨折的發(fā)生[3,5-6]。④可貴的自降解性能。圖2為上海交大研發(fā)的Mg-Nd-Zn-Zr系鎂合金骨釘?shù)捏w內(nèi)降解示意圖。相對于傳統(tǒng)不具有自我降解性能的惰性植入材料（鈦合金、鈷合金和不銹鋼），鎂基合金可貴的自降解性能有效地避免了二次取出手術(shù)，越來越受到科研工作者的青睞。（a）骨組織剖面圖（b）骨組織顯微結(jié)構(gòu)（c）醫(yī)用多孔材料顯微結(jié)構(gòu)圖1醫(yī)用多孔植入材料仿生結(jié)構(gòu)示意圖[6]圖2上海交大研發(fā)的鎂合金骨釘體內(nèi)降解示意圖[9]2鎂基多孔材料臨床應(yīng)用面臨的主要問題及應(yīng)對策略盡管具有獨特性能的鎂基多孔材料在醫(yī)用金屬植入領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但目前在孔隙結(jié)構(gòu)與尺寸的梯度化制備、生物力學(xué)性能的提升及可控降解的實現(xiàn)這三個主要方面亟待改善。2.1孔隙結(jié)構(gòu)與尺寸的梯度化制備多孔生物金屬材料必須具有較好的滲透性、吸附性，以誘導(dǎo)周邊的組織細(xì)胞滲透、粘附及生長[6]，這就要求鎂基多孔材料必須是開孔結(jié)構(gòu)。同時，人體骨組織整體密度與結(jié)構(gòu)的非均一性對鎂基多孔生物材料孔隙率、孔隙尺寸提出了由內(nèi)到外的梯度變化要求，并保證植入體具有與自然骨相匹配的力學(xué)強(qiáng)度，以促進(jìn)（a）（bc）（c）
產(chǎn)替代NaCl成一定隱患。鑄造法、激光激光打孔法只孔材料的制備較為適合制備路徑，采用高市場化，技術(shù)相的鎂基多孔材下）制備困難冶金法制備的化學(xué)活性高，性影響產(chǎn)品性（a）Mg多孔材料與骨顯示[3,5-6]，自然-Zr系鎂合金力學(xué)性能顯著GPa，生物力學(xué)鎂基多孔材料長。用制備方式主、激光增材制種閉孔材料不產(chǎn)生的Cl離成功制備出了打孔法與真空只適合制備厚。鎂基多孔材料能激光束掃描相對成熟（如材料而言，還難的問題。多孔材料損耗粉末冶金法在能的穩(wěn)定性圖3激光g-6Al合金多孔圖4骨組織力學(xué)行然骨的屈服強(qiáng)金只是作為骨著降低[6]。目前學(xué)性能的提高生物力學(xué)性能主要包括[3-6,1制造（SLM）不利于植入體離子對鎂基體腐了鎂基多孔材空發(fā)泡法雖可厚度不超過1料的方式為激描鋪覆好的金如圖3），易于還需解決增材耗低（1%～5在真空或還原。同時，對植光增材制造的孔材料側(cè)視圖粉末冶金法行為的匹配性強(qiáng)度和彈性釘材料，而非前研發(fā)的鎂基高是鎂基多孔能的途徑以合0-11]滲流鑄造）及粉末冶金體周邊的組織腐蝕嚴(yán)重，不材料，但產(chǎn)品成可制備開孔鎂1mm的薄板材激光增材制造金屬粉末并使于實現(xiàn)鎂基多材制造過程中5%），屬于近原氣氛中燒結(jié)植入材料而言的孔徑梯度變化（b）Mg-6A制備的Mg-6性模量分別為非骨組織替代基多孔材料的孔材料走向應(yīng)合金化為主。造法、溶體發(fā)泡金法等。滲流織細(xì)胞隨組織不適合用于制成型后MgSO鎂基材料，但材，真空發(fā)泡造（SLM）及使其熔化而后多孔材料孔隙中易燃、易氣近凈成形，不結(jié)，不會氧化言，形狀的多化的多孔材料實Al合金多孔材6
本文編號：3092921
【文章來源】：河南工學(xué)院學(xué)報. 2020,28(05)
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
醫(yī)用多孔植入材
越明顯。這主要是因為組織細(xì)胞在鎂離子刺激作用下可以更多地釋放降鈣素基因相關(guān)肽（CalcitoninGeneRelatedPeptide，CGRP），以促進(jìn)骨膜內(nèi)干細(xì)胞的成骨分化[7]。③良好的生物相容性。Wolff定律[6,8]指出骨組織受力狀態(tài)將影響骨骼的生長（重建）、吸收，即其在有承載需求的部位會生長，無需求的部位會被吸收。醫(yī)用鎂基材料多孔化后，其彈性模量與自然骨最為接近，具有較好的生物力學(xué)性能，在植入人體后能有效避免“應(yīng)力屏蔽效應(yīng)”的發(fā)生，促進(jìn)骨骼的生長和痊愈，并能防止二次骨折的發(fā)生[3,5-6]。④可貴的自降解性能。圖2為上海交大研發(fā)的Mg-Nd-Zn-Zr系鎂合金骨釘?shù)捏w內(nèi)降解示意圖。相對于傳統(tǒng)不具有自我降解性能的惰性植入材料（鈦合金、鈷合金和不銹鋼），鎂基合金可貴的自降解性能有效地避免了二次取出手術(shù)，越來越受到科研工作者的青睞。（a）骨組織剖面圖（b）骨組織顯微結(jié)構(gòu)（c）醫(yī)用多孔材料顯微結(jié)構(gòu)圖1醫(yī)用多孔植入材料仿生結(jié)構(gòu)示意圖[6]圖2上海交大研發(fā)的鎂合金骨釘體內(nèi)降解示意圖[9]2鎂基多孔材料臨床應(yīng)用面臨的主要問題及應(yīng)對策略盡管具有獨特性能的鎂基多孔材料在醫(yī)用金屬植入領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但目前在孔隙結(jié)構(gòu)與尺寸的梯度化制備、生物力學(xué)性能的提升及可控降解的實現(xiàn)這三個主要方面亟待改善。2.1孔隙結(jié)構(gòu)與尺寸的梯度化制備多孔生物金屬材料必須具有較好的滲透性、吸附性，以誘導(dǎo)周邊的組織細(xì)胞滲透、粘附及生長[6]，這就要求鎂基多孔材料必須是開孔結(jié)構(gòu)。同時，人體骨組織整體密度與結(jié)構(gòu)的非均一性對鎂基多孔生物材料孔隙率、孔隙尺寸提出了由內(nèi)到外的梯度變化要求，并保證植入體具有與自然骨相匹配的力學(xué)強(qiáng)度，以促進(jìn)（a）（bc）（c）
產(chǎn)替代NaCl成一定隱患。鑄造法、激光激光打孔法只孔材料的制備較為適合制備路徑，采用高市場化，技術(shù)相的鎂基多孔材下）制備困難冶金法制備的化學(xué)活性高，性影響產(chǎn)品性（a）Mg多孔材料與骨顯示[3,5-6]，自然-Zr系鎂合金力學(xué)性能顯著GPa，生物力學(xué)鎂基多孔材料長。用制備方式主、激光增材制種閉孔材料不產(chǎn)生的Cl離成功制備出了打孔法與真空只適合制備厚。鎂基多孔材料能激光束掃描相對成熟（如材料而言，還難的問題。多孔材料損耗粉末冶金法在能的穩(wěn)定性圖3激光g-6Al合金多孔圖4骨組織力學(xué)行然骨的屈服強(qiáng)金只是作為骨著降低[6]。目前學(xué)性能的提高生物力學(xué)性能主要包括[3-6,1制造（SLM）不利于植入體離子對鎂基體腐了鎂基多孔材空發(fā)泡法雖可厚度不超過1料的方式為激描鋪覆好的金如圖3），易于還需解決增材耗低（1%～5在真空或還原。同時，對植光增材制造的孔材料側(cè)視圖粉末冶金法行為的匹配性強(qiáng)度和彈性釘材料，而非前研發(fā)的鎂基高是鎂基多孔能的途徑以合0-11]滲流鑄造）及粉末冶金體周邊的組織腐蝕嚴(yán)重，不材料，但產(chǎn)品成可制備開孔鎂1mm的薄板材激光增材制造金屬粉末并使于實現(xiàn)鎂基多材制造過程中5%），屬于近原氣氛中燒結(jié)植入材料而言的孔徑梯度變化（b）Mg-6A制備的Mg-6性模量分別為非骨組織替代基多孔材料的孔材料走向應(yīng)合金化為主。造法、溶體發(fā)泡金法等。滲流織細(xì)胞隨組織不適合用于制成型后MgSO鎂基材料，但材，真空發(fā)泡造（SLM）及使其熔化而后多孔材料孔隙中易燃、易氣近凈成形，不結(jié)，不會氧化言，形狀的多化的多孔材料實Al合金多孔材6
本文編號：3092921
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