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收稿日期：2012-03-07修回日期：2012-05-03编辑：孙洪芳

镁生物材料的研究进展

解焕鑫△（综述），闫景龙※（审校）

（哈尔滨医科大学附属第一医院骨四科，哈尔滨150001）

中图分类号：R318．08文献标识码：A文章编号：1006-2084（2012）11-1689-04

摘要：近年来，镁金属由于自身良好的生物相容性和降解特性得到了骨科领域的广泛关注，目前的研究通过各种方法改变镁的生物学特性，治愈后不需再次手术取出，而且具有价格低廉等优点，逐渐得到了医学工作者的关注。研究包括镁合金的制备，多孔镁金属的研制，镁的表面改性，镁离子的表面灌注技术等，在此评述了各种方法的特点。目前已有一些研究成果应用于临床，但镁作为生物医用植入材料还有很大的潜力需要进一步研究。

关键词：镁合金；生物材料；降解

Research Progress of Magnesium Biological Materials XIE Huan-xin，YAN Jing-long．（Bone Depart-ment Four，the First Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin150001，China）Abstract：In recent years，magnesium metal，because of its good biocompatibility and degradation char-acteristics，has got orthopaedic field's extensive concern，with current studies mainly focusing on alteration of the biological characteristics of magnesium through various ways，so that surgery of taking-out after cure will not be needed，and has gradually obtained the medical works attention with the advantage of low cost，．The diverse methods：the preparation of magnesium alloy，the development of porous magnesium metal，magnesium surface modification．Here is to make a review on the characteristics of various research methods．Although there are some clinical applications of the research results，further study is still needed for the great potential of magnesium as a medical implant material．

Key words：Magnesium alloy；Biomaterial；Degradation

骨折和骨缺损是骨科的常见病及多发病，由于

创伤、感染、肿瘤等原因造成大块骨组织缺损，仅依

靠骨的自身修复不可能达到临床治愈的目的。骨移

植和骨修复经历了相当长的发展历程，迄今仍有很多问题有待解决［1-2］。利用生物材料来修复骨缺损，在临床上取得了良好的效果。目前常见的骨组织的修复材料主要有：①天然高分子材料。甲壳素及其衍生物，胶原，藻酸盐，纤维蛋白。②人工合成高分子。脂肪族聚酯包括聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA），聚己内酯（PCL）。

③无机材料。磷酸钙类，羟基磷灰石，珊瑚，乌贼骨。

④复合高分子。尽管各种材

料的应用解决了部分上述存在的问题，但还有很多弊端有待解决［3］。随着科技的进步，近年来生物材料和组织工程学的迅猛发展，金属材料的发展取得了长足的进步，金属镁得到了广泛的关注。

1镁及镁合金

在生理上，镁是人体必需的常量元素之一，是人体内含量仅次于钠、钾、钙，细胞内含量仅次于钾的阳离子，几乎参与人体所有的新陈代谢过程。人体内约有1/2的镁分布在骨组织内，具有调节骨细胞增殖与分化、加速骨愈合的功能［4］。有研究发现［5-6］，镁在生物体内降解过程中释放的镁离子可以促进骨组织的增值和细胞的黏附，不会对细胞的生长产生抑制作用，具有良好的生物相容性。镁作为医用植入材料，与现在已投入临床使用的各种金属植入材料相比，具有以下突出的优点：①良好的生物相容性和生物可降解性［7］；②资源丰富，价格低廉，金属镁锭的价格在2万元/吨以下，而钛锭的价格在6万元/吨以上［8］；③它是人体内第4位的细胞内阳离子，参与蛋白质合成，能激活体内多种酶，调节神经肌肉和中枢神经系统的活动，保障心肌正常收缩。细胞毒性研究表明，镁对于骨髓细胞的生长没有抑制作用，也没有发现细胞溶解现象［9］。

镁是当今工业上可以应用的最轻的金属材料。相对于铝而言，其比强度、比刚度更高，具有优良的减震、导热和电磁屏蔽性能。密度在1．74g/cm3左右，与人体骨密度（1．75g/cm3）基本相当［8］；杨氏模量约为45GPa，接近人骨的弹性模量（20GPa），可避免应力遮挡效应；骨中植入纯镁金属发生植入材料表面沉积，新生骨组织并有成骨细胞生成，证实了镁具有良好的成骨传导性和成骨诱导性［10］。同时镁也是骨新陈代谢的重要因子，虽然植入纯镁在降解和力学性能方面尚存在一些问题，但研究人员考虑用镁合金来弥补这些缺陷。一些研究者选择含有能够提高耐蚀性和机械性的锌和锰等元素的镁合金作为金属支架移植材料，达到了一定的预期效果，例如Thomann等［11］的研究表明，镁钙合金可以在短期内保持良好的力学性能，而且可以在一定程度上的控制生物降解，提高了镁合金的抗腐蚀和力学性能。按合金元素分类，目前主要的商业镁合金可分为AZ 系列、AM系列（Mg-Al-Mn）、AE系列（Mg-Al-RE）、EZ系列（Mg-RE-Zn）、ZK系列（Mg-Zn-Zr）和WE系列（Mg-RE-Zr）。各种系列的合金具有不同的用途，应用于不同的领域。镁合金的管腔内支架研究已经取得了较大进展，为以后的研究提供了广阔的空间，但是作为骨科固定材料和骨组织工程支架方面仍需要做大量工作［12］。

2镁的生物降解

如何让植入材料的降解速度和骨折痊愈速度/骨组织重建速度匹配，是当前要着重解决的问题，也是目前限制镁基生物材料在临床应用的首要问题。研究人员通过各种技术手段（热处理、表面改性、镀膜、开发新合金等）来调节镁基材料在体液内的降解速率，取得了一定的效果，但与实际应用仍有很大距离，需要进一步研究和探索［12-13］。在复杂的人体生理环境下，镁及镁合金由于电位低且表面没有致密保护，易发生腐蚀，尤其在含氯离子的环境下（如体液、血液中）腐蚀更为严重。降解速度过快，往往在组织完全愈合之前镁制品的力学性能就遭到破坏，同时其降解产生的氢气在植入体周围积累致使皮下气肿，阻碍了组织的愈合。这种快速的腐蚀，不仅大大降低了镁合金植入物的力学性能，并且可能导致其在应用期间早期失效；同时，镁腐蚀后会伴随气体释放以及溶液的碱化，对人体也可能带来较大的危害。因此，作为医疗应用的镁合金材料，必须有效地提高其抗蚀性能，避免植入初期的快速腐蚀反应。镁作为医用生物材料使用，抗腐蚀能力差是其明显的缺点，但同时如果能够控制其降解的速度，将会成为其巨大的优势。使其能在特定时间段内保持机械完整性，在骨组织愈合后缓慢降解，最终被自然骨取代［14-16］。作为一种生物可降解材料，镁合金材料治愈后不需再次手术取出，不仅降低费用，而且会减少对患者的二次伤害。因此，可降解镁生物材料是一种很有潜力的材料。

3镁的表面改性

由于人体环境的复杂性，这种新材料的研究还需一个长期过程。需要通过对镁及镁合金体内腐蚀本质的深入了解和对其生物相容性及表面改性的系统研究［17-18］。科研人员采用表面改性的方法改变材料的表面状态，提高镁合金的抗蚀性能。基于医用目的，镁及其合金表面的性质要具备良好的生物学特性，还必须无毒无害、具有抗腐蚀的能力，现有应用于医用材料的表面处理工艺都或多或少受到一定的限制，医用镁合金的表面处理方法目前仍处于起步阶段，通常可以借鉴工业上的环保型镁合金表面工艺改性，表面性能的处理方法已进行了初步的探索［19-21］。主要方法有：化学转化处理、阳极氧化和微弧氧化、强束流改性（激光束、电子束、离子束）、磷酸钙涂层、有机涂层等［22］。这些方法在一定程度上改善了镁的降解特性，但还是不能令人完全满意，有待进一步的实验研究。

4镁离子的表面注入

近年来，随着硬组织修复材料大力发展，钛金属走入了人们的视野，钛及其合金具有优良的力学性能，已经广泛用于人体硬组织损伤的修复。但其也有明显的缺点，不能很快与人体软组织形成生物结合，可能在生物体内发生毒性、炎症等反应。有研究

者采用在医用金属表面涂覆羟基磷灰石（hydroxyapa-tite，HA）或其他磷酸盐涂层来提高生物活性，以便与周围的骨组织形成良好的骨性结合，鉴于镁的特殊性能，一些研究者开始引入镁离子注入来对医用生物材料进行表面改性。利用离子注入技术可在金属表面生成与基体结合强度极好的表面膜，其主要是依靠离子注入过程中的间隙固溶强化、沉淀强化和析出强化等几种强化机制引起显微硬度和弹性模量升高，提高表面的耐磨性和耐蚀性，还能赋予金属生物活性，使新骨直接沉积于金属表面且中间无纤维结缔的隔层［23］。研究表明镁离子表面注入技术可以有效地促进成骨，有利于细胞的黏附，促进软硬组织的生长结合［24］。

5多孔镁金属

多孔金属（亦称泡沫金属）今年来成为一门热门学科。其类似珊瑚、骨骼、蜂巢的多孔结构不但使其具有重量轻、相对密度小、比表面积大、比强度、比刚度、比力学性能高的物理特性，而且还拥有电磁屏蔽、隔热阻燃、阻尼减震、吸音消声等功能特征，目前应用于催化剂以及催化剂载体、高温液体过滤器、热交换器等功能材料方面；也可作为结构材料应用于航空、建筑等领域［25-26］。多孔的金属材料其粗糙的表面有促进骨质生长进入植入物内的效果，改善创伤愈合强度。目前镁基多孔材料的主要制备方法，包括熔模铸造法、触融压铸法、固/气共晶凝固法、真空发泡法、投末冶金法、熔体直接发泡法、渗流铸造法［27］。生物医学方面多孔镁等应用于骨扩增、骨科植入物、椎体融合等椎间盘疾病。多孔镁作为一种可降解的生物材料可为细胞提供三维生长空间，有利于细胞的黏附，细胞因子与生长因子的释放，促进成骨细胞的生长，未来具有很大的发展潜力与空间。6镁的其他应用

镁是高度电负物质金属，在人体内环境下抗腐蚀能力差，降解程度较快，这样临床上遇到的金属移植物与骨之间发生的界面疏松和炎症问题就可以得到解决。研究表明，镁缺乏还可以导致骨质疏松［28］。另有研究发现镁基材料对于韧带修复和重建有重要作用［29］。应用磷酸镁骨粘合剂来粘结骨折有良好的作用，较目前常用的骨水泥在生物相容性，降解方面有明显的优势。

7镁金属应用的未来展望

镁及其合金丰富的资源、低廉的价格和综合性使其具备了明显的优势，显示了其巨大的医用价值。医用植入材料对镁及其合金的要求也非常苛刻，而且镁自身降解快速的特点也很明显，但是如果能够有效地控制其降解的速度，就将变成其巨大的优势，可以避免取出骨钉、骨板，减少二次手术给患者造成的痛苦和经济损失。因此充分研究镁及镁合金生物降解的规律（包括生理学反应）及机制，在提高其生物相容性的基础上开发镁及镁合金生物降解技术，改变镁表面的性状，实现镁及其合在人体特定生理环境中的可控降解，提高早期的植骨强度，促进骨细胞的增值与黏附，缩短组织的愈合时间，仍有大量的研究任务要科技工作者来努力完成。镁的研究还在不断地进行，也更加地深入和多元化，还有很大的空间等待人们去探索和发现。

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收稿日期：2011-09-26修回日期：2011-12-29编辑：潘雪

胆管结石复发相关因素分析

王钊△，王雪磊△，储建△（综述），卞建民※（审校）

（南京医科大学附属南京第一医院普外科，南京210000）

中图分类号：R657．42文献标识码：A文章编号：1006-2084（2012）11-1692-03

摘要：胆石病是普外科常见疾病，按胆结石发生部位不同可分为胆囊结石、肝外胆管结石和肝内胆管结石。一期手术治疗可选择胆囊切除、胆总管切开取石等不同的手术方式，但术后结石可能复发，这将给患者带来身体和经济上的双重伤害。胆管结石复发和以下因素有关：胆汁成分异常；胆管感染；胆管动力学异常；前期手术方式的选择；饮食因素；免疫因素等。了解胆管复发与残留结石的形成相关因素对于此类结石的预防和再治疗有着积极的意义。

关键词：胆管结石；复发；相关因素

Analysis of Related Factors of the Relapse of Cholelithiasis WANG Zhao，WANG Xue-lei，CHU Jian，BI-AN Jian-min．（Department of General Surgery，Nanjing First Hospital Affiliated to Nanjing Medical Universi-ty，Nanjing210000，China）

Abstract：Cholelithiasis is a commonly seen disease in general surgery department，which can be divided into cholicystolithiasis，extrahepatic cholangiolithiasis and intrahepatic cholangiolithiasis according to the to-pogenesis．．Different surgical methods such as cholecystectomy，choledocholithotomy and ERCP are good op-tions for patients．However，stone relapse may bring patients physical and economic harm．The factors of stone relapse are abnormal bile components，biliary tract infection，abnormal biliary dynamics，pre-surgical options，dietary factors，immune factors and so on．It is of great significance to understand the related factors of stone relapse and residual lithogenesis for the prevention and retreatment．

Key words：Cholelithiasis；Relapse；Related factors

胆管结石残余与复发的区分目前尚无统一的意

见。Thompson以胆管取石后2年为界限，2年内出

现的为残余结石，2年后的为复发性结石［1］。Saharia

等［2］提出了胆管结石复发的诊断标准：在胆管取石

术后2年以后出现症状；软的、青的色素性结石或者

铸形存在于胆管内的结石；在既往手术中无胆囊管

残留或者胆管狭窄。现对近年来胆管结石复发的相

关因素综述如下。

1胆汁成分异常

胆汁中成分众多，其中起主要临床意义的为胆

汁酸（胆盐）、胆固醇、胆色素、磷脂酰胆碱的代谢及

其含量的变化。Admirand等［3］1968年提出了“胆固

醇过饱和理论”，被包裹在胆盐和磷脂微胶颗粒中的

胆固醇在胆盐与磷脂的比例为2 3?1时的溶解度最

大，当超过此范围，胆固醇就会从“微胶粒”中析出，形成胆固醇单水结晶，从而为胆固醇结石的形成创造条件。胆汁中的非力球蛋白A 结合蛋白（胆囊黏蛋白）和非力球蛋白A结合蛋白（免疫球蛋白、α酸性糖蛋白、低密度颗粒、氨基肽N、α抗糜/胰蛋白酶、泡蛋白等）组成了促成核蛋白体系，而Mr120000糖蛋白、结晶结合蛋白、Mr15000蛋白质组成抑成核蛋白体系，这两种体系处于相对平衡的状态，一

旦这种平衡被打破，即促进和抑制因子的失衡，也将为胆固醇结石的形成创造条件［4］。

2胆管感染

胆管感染在胆管结石的形成中起着非常重要的作用，但是术后胆管的感染却常常被忽视。胆管结石取出后，胆管感染并不会消失，在相当长时间内，胆管上皮的炎性病理改变可以持续存在［5］。Ieidler［6］通过对26例胆总管结石、急性胆管炎患者于术后7d 行胆管镜检查，镜下见胆管黏膜存在不同程度的充血、水肿、溃疡甚至出血。有文献指出［7］，胆管取石术中器械对胆管壁的损伤、术后T管短壁对胆总管压迫及刺激作用，都可以对胆管黏膜的正常结构造成破坏，从而使得许多炎性胆栓附着于胆总管壁上，当合并胆汁感染时，胆泥容易沉着，进而形成新的色素样结石。另外，胆管逆行性感染在胆总管结石复