医用镁合金的优缺点以及局限性
医用镁合金材料研究进展
医用镁合金材料研究进展
首先，医用镁合金材料在骨修复方面具有广阔的应用前景。
镁合金具有与人体骨组织相近的密度和弹性模量，能够减少骨折部位的应力集中，促进骨骼的愈合。
此外，镁离子能够刺激骨细胞的增殖和分化，促进骨组织的再生。
因此，医用镁合金材料可用于制作骨修复植入物，如骨板、骨螺钉和骨融合器，用于治疗骨折、骨缺损和骨关节疾病等。
其次，医用镁合金材料在心血管介入治疗领域也有广泛的应用。
镁合金具有良好的生物相容性和血液相容性，能够避免血栓形成和血管狭窄。
同时，镁离子能够抑制平滑肌细胞的增殖，防止血管再狭窄。
因此，医用镁合金材料可用于制作血管支架、血管球囊扩张器和血栓滤器等，用于治疗冠心病、脑血管疾病和外周动脉疾病等。
此外，医用镁合金材料还可用于制作生物可降解的内固定器械。
传统的内固定器械一般采用不可降解的金属材料，需要手术后二次手术进行拆除。
而医用镁合金材料可以在人体内逐渐降解，避免了二次手术的痛苦和风险。
因此，医用镁合金材料可用于制作骨钉、骨螺钉和骨板等内固定器械，用于骨折和骨缺损的治疗。
然而，医用镁合金材料仍然存在一些挑战和问题。
首先，镁合金材料的腐蚀性较大，容易在体内产生气体和腐蚀产物，影响材料的稳定性和生物相容性。
其次，镁离子的释放速率过快可能导致组织刺激和炎症反应。
此外，医用镁合金材料的力学性能和加工性能还需要进一步改进和提高。
综上所述，医用镁合金材料在骨修复、心血管介入治疗和内固定器械等方面具有广阔的应用前景。
随着相关技术的不断进步和完善，相信医用
镁合金材料将在未来的医学领域发挥重要作用，为疾病的治疗和康复提供更好的选择。
生物医用镁合金的腐蚀与防护研究进展
生物医用镁合金的腐蚀与防护研究进展摘要由于具有优异的力学性能、生物相容性和可降解性，镁及其合金成为一种极具潜力的生物医用可降解金属植入材料，并且是目前该领域的研究热点。
但由于镁及其合金具有较快的腐蚀速率，严重制约了其在临床上的应用。
因此开发高强度、高韧性、高耐蚀且降解行为可控的高性能镁合金迫在眉睫。
本文结合近五年积累的众位科研人员关于医用镁合金腐蚀与防护的研究资料，在此基础上综述了生物医用可降解镁合金的最新研究进展，分别详细介绍了镁及其合金作为生物医用材料的优势与不足、腐蚀机理，腐蚀的表征技术和腐蚀的防护技术的相关研究，并一定程度上分析了未来医用镁合金发展中需要解决的问题和未来发展方向。
关键词：镁合金；生物医用；腐蚀；防护ABSTRACTDue to the excellent mechanical properties, biocompatibility and degradability, magnesium and its alloys become a potential biomedical degradable implant materials, which is the research focus in the field.However , the corrosion rate of magnesium and its alloys is faster,which severely restrict its clinical application.So the development of high strength, high toughness, high corrosion resistance and controllable degradation behavior of high performance magnesium alloys is bining with nearly five years of accumulation of medical research data about corrosion and protection of the magnesium alloy which is made by researchers , on which this paper summarizes the latest research progress of magnesium and its alloys was introduced in detail, such as the advantages and disadvantages of biomedical materials, corrosion mechanism, characterization of corrosion and corrosion protection technology research, and to some extent, the analysis of the problems need to be solved in the development of future medical magnesium alloys and the future development direction.Key Words:magnesium alloys ; biomedical;corrosion ;protection文献综述作为材料的一个重要分支，生物医用材料(Biomedicalmaterials)的发展和应用关系到人类的生命健康和社会文明的进步，正吸引着越来越多的关注。
生物医用材料力学镁合金
生物医用材料力学镁合金随着生物医学领域的不断发展和进步，材料科学在医疗器械和人工植入物方面起到了至关重要的作用。
力学镁合金作为一种具有优异生物相容性的材料，受到了广泛关注和研究。
力学镁合金是由镁和其他合金元素如钙、锌、锰等组成的复合材料。
镁作为第七大元素，具有重量轻、强度高、生物相容性好等优点，因此在生物医学领域有着广泛的应用前景。
而添加其他合金元素可以进一步改善材料的性能，如增加硬度、耐腐蚀性和生物降解性等。
力学镁合金具有优异的生物相容性。
生物相容性是指材料与生物体组织之间相互作用的能力。
力学镁合金具有与人体骨骼和软组织相似的密度和弹性模量，能够减少对周围组织的刺激和排异反应。
此外，镁合金还可以促进骨细胞的生长和再生，有利于骨骼修复和植入物的稳定性。
因此，力学镁合金在骨折修复、骨植入和人工关节等领域具有广泛应用前景。
力学镁合金具有良好的力学性能。
力学性能是指材料在外力作用下的变形和破坏行为。
力学镁合金具有较高的比强度和比刚度，能够承受较大的载荷和应力，同时保持良好的韧性和延展性。
这使得力学镁合金在医疗器械和植入物中能够承受人体复杂的力学环境，如骨骼运动和承载力等。
此外，镁合金还具有较好的耐腐蚀性，能够在体液和体内环境下长期稳定地工作。
力学镁合金具有良好的生物降解性。
生物降解性是指材料在生物体内逐渐分解和吸收的能力。
力学镁合金可以通过调节合金元素的含量和比例来控制其生物降解速度，从而满足不同临床应用的需要。
例如，在骨折修复中，力学镁合金可以逐渐降解为镁离子，促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
而在人工植入物中，力学镁合金可以逐渐被周围组织所吸收，避免了二次手术取出植入物的需求，减少了患者的痛苦和风险。
然而，力学镁合金在应用过程中仍然存在一些挑战和问题。
首先，镁合金的腐蚀性较高，容易与体液中的氧、水和氯等发生反应，形成腐蚀产物。
其次，力学镁合金的加工性较差，难以制备出复杂形状和精密尺寸的植入物。
此外，镁合金的生物毒性和热稳定性也需要进一步研究和改进。
医用镁合金材料研究进展
医用镁合金材料研究进展作者：董天宇来源：《现代盐化工》2020年第02期摘要：由于具有可降解性、良好的生物相容性和力学性能等优点，镁及其合金近年来成了生物医用材料领域的研究热点。
目前，已经开发的医用镁合金体系包括Mg-Ca、Mg-Zn、Mg-Si和Mg-RE（稀土）等多种合金体系。
分析了镁合金材料作为可降解生物医用材料的优势和不足，对已经开发的部分医用镁合金体系作了详细的介绍。
关键词：医用植入材料;镁合金;可降解金属;生物相容性近年来，生物医用可植入材料开始进入人们的视线，受到了学者的广泛关注和研究。
以钛合金、不锈钢为主的金属材料和以氧化铝、氧化锆为主的陶瓷材料早在二十世纪六七十年代就已经作为医用材料正式进入临床并应用于人体[1]。
但是，目前，临床常用的医用金属材料都具有弹性模量、强度高的特点，并且远高于人体骨骼，从而产生显著的应力遮挡效应，导致骨骼的强度和密度减小，影响骨骼的再生长和塑性[2]。
而且，传统的医用金属材料生物相容性差，一旦植入体内，就会在体内长期存在，在不同程度上影响人体其他机体组织的功能。
所以，由于传统医用金属材料的诸多限制，一些新的医用金属材料逐渐被开发出来以保证临床应用的安全性和可靠性。
镁及其合金由于独特的优点和性能，近年来在作为生物可植入医用金属材料方面受到了学者的青睐。
下面对医用镁基材料的优点和不足以及目前已经开发的部分镁基材料作了详细的介绍。
1 医用镁基材料的优点和不足1.1 医用镁基材料的优势镁及其合金在生物医用领域的应用得到广泛研究，主要因为其具有以下优点：（1）镁及其合金具有良好的力学性能。
镁的密度约为1.738 g/cm3，与人体的骨骼密度非常接近（1.75 g/cm3），弹性模量为41～45 GPa，与人体骨骼的弹性模量相近，并且镁及其合金与人体骨骼具有相似的机械性能，这些特点能在一定程度上减少应力遮挡效应，促进骨骼的修复和再生长[3]。
（2）镁及其合金具有良好的生物相容性。
科技成果——微合金化医用可降解镁合金
科技成果——微合金化医用可降解镁合金成果简介常见的生物可降解材料有聚合物材料（如聚乳酸）、某些陶瓷材料（如磷酸钙）和金属材料等，其中聚合物材料的强度较低，而陶瓷材料的韧性较差。
近年来，以生物可降解镁合金为代表的新一代医用可降解金属材料的研究受到人们的关注。
镁合金的优势表现在：（1）镁（1.738g/cm3）及其合金（1.75-1.85g/cm3）密度低，不到医用钛合金密度的1/3，与人密质骨（1.75g/cm3）极其相近。
（2）镁及镁合金有高的比强度与比刚度，杨氏模量约为45GPa，不到医用钛合金弹性模量（109-112GPa）的1/2，与人体骨弹性模量最为接近，能有效缓解骨科植入物的应力遮挡效应。
（3）镁是人体所必需的一种重要元素，在人体的正常含量为25g，半数存在于骨骼中，它与生命的维持、身体的健康有着极其密切的关系。
（4）镁化学性质活泼，在人体环境极易腐蚀，可实现金属植入体在体内逐渐降解直至最终消失的临床医学目的。
但是由于其可降解的特性，镁合金中全部元素都将进入人体，其合金化元素的毒性问题就显得尤为重要。
目前用于研究的商用镁合金大都含有铝（Al）和稀土元素，人体对这些合金化元素的摄入存在一个安全范围，过量的Al的摄入会导致老年痴呆，而过量重稀土元素的摄入会很容易在脑中富集而表现出毒性作用。
基于元素毒性考虑的新型医用合金体系的设计与开发是亟待解决的问题。
针对现有技术中对镁合金的需求，本项研发出一种微合金化医用可降解镁合金及其制备方法，通过在镁基体中选择性的加入微量的无毒或低毒性的锶（Sr）、镧（La）、钕（Nd）、钆（Gd）、锆（Zr），构成了微锶-微稀土-微锆的新型镁合金体系；在高纯镁的基础上，通过微量加入Sr、La、Nd、Gd、Zr合金化元素达到了细化晶粒、增强增韧、提高耐腐蚀能力的作用；同时，有效控制植入体进入人体的各合金化元素的总含量，将其控制在生物安全范围内。
本发明的优点在于：（1）本发明所述的微合金化医用可降解镁合金，通过选用人体必需元素Sr以及低毒性元素La、Nd、Gd、Zr并控制元素添加量在较低水平，来降低医用可降解镁合金的生物毒性。
镁合金作为生物医用材料的潜在优势存在的问题及解决思路
镁合金作为生物医用材料的潜在优势、存在的问题及解决思路摘要近几十年来，镁及其合金在医疗领域的价值正飞速提升，应用也日益广泛，其作为硬组织植入材料与现有的各种临床金属植入材料相比有许多突出的优点[1]。
然而，镁合金当然也不完美，也存在缺点，令其应用受到限制[1]。
那么，这些优势和缺陷究竟是什么如何让其性能更完善呢本文就这些问题进行了简要论述。
然而由于笔者才疏学浅，加之时间仓促，文中疏漏之处在所难免，尚有待进一步修改和完善，同时敬请各位读者多多批评指正。
关键词：镁合金，医用材料，植入体，腐蚀一、引言目前的生物医用材料主要有部分金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料及仿生材料等[1]。
医用金属材料与高分子材料和无机非金属材料相比，具有较高的强度、韧性和加工性能，因此应用最为广泛[2]。
目前，临床应用的医用金属主要有不锈钢、钴基合金、钛合金、形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、镐等。
但临床应用表明，以上材料均存在弊端[3]，如：1.某些金属植入体含Al元素[4]。
该元素可对器官造成损伤，且能导致骨软化、贫血[5][6]、老年痴呆及神经紊乱等多种病症[5][6]；2.某些材料会在体内释放出毒性金属离子[1]，引起受体发炎和排异反应[7]；3.部分不锈钢植入体在生理系统环境中会发生缝隙腐蚀、摩擦腐蚀与疲劳腐蚀破裂等状况[8][9]，并因此释放出Ni2+、Cr3+及Cr5+等离子，同时造成假体松动，最终引起植入体失效[10]；4.相当一部分材料的弹性模量与人骨不够相近，例如：不锈钢的弹性模量约为200GPa，钛合金约100GPa[4]，而人骨仅10～40GPa。
这必然会导致应力遮挡效应，进而减少对新生骨组织生长和重塑的诱导作用[1]，并最终造成植入体的不稳定、组织愈合迟缓甚至植入失败等后果[1][11]。
5.不锈钢、钴基合金和钛基合金皆为生物惰性材料，在人体中不发生或仅发生微弱的化学反应，因而在生物环境中相当稳定[4]，无法自行降解[1]。
镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？
镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？什么是镁合金？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？接下来，就带你了解一下吧！镁合金由于其比强度高、弹性模量大、散热好、消震性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、耐有机物和碱的腐蚀性能好等特点，现已广泛应用于航空、航天、运输、化工、火箭等领域。
除此之外，镁合金在医疗器械上的应用潜力很大；如果金属镁企业能在加工性能和产品价格上取得突破，那么镁合金也将在LED产业得到广泛应用。
院士说左铁镛院士在今年新材料发展趋势高层论坛中说到：“就镁材料来说，近20年来，我国的镁材料已取得了三个“第一”的好成绩，分别是镁产量第一，镁储量第一和镁出口量第一。
现在我国在上海交通大学和重庆大学分别建立了镁材料研究中心，在山西、陕西等省份形成产业一体化的布局，大大促进了我国镁合金的研究应用。
目前，镁金属与铝金属相比，价格只高出20%，相较之前有大幅度降低，这也能极大的促进镁合金的研究发展和应用。
”那么，镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？1镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。
镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。
镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。
镁合金是制造工业中可使用的最轻金属结构材料之一，其性能特点决定了众多的应用优势：一是减轻资源压力，镁合金产品的应用可以缓解铁矿和铝矿资源短缺的压力；二是减轻能源和环境压力，以汽车为例，镁合金大规模应用可降低10%—15%的油耗和排放；三是镁合金产品减震性能优越；四是镁合金能源特性好，在某种程度上可以说有镁就有电；五是镁合金产品可屏蔽电子辐射，可广泛用于手机和电脑外壳……中国有丰富的镁资源（占世界70%以上）和巨大的应用市场，为制造业减重的同时必将提升中国制造业的竞争力。
骨科新型医用可降解植入材料JDBM镁合金的生物毒性、髓内针及植入物感染细菌生物膜的基础研究
骨科新型医用可降解植入材料JDBM镁合金的生物毒性、髓内针及植入物感染细菌生物膜的基础研究一、概述随着医疗技术的不断进步，骨科植入材料在修复和重建人体骨骼系统方面发挥着日益重要的作用。
新型医用可降解植入材料的研究备受关注，其中JDBM镁合金因其良好的生物相容性、强度与塑韧性的平衡以及均匀的腐蚀行为，成为了骨科植入领域的研究热点。
本文旨在深入探讨JDBM镁合金在骨科应用中的生物毒性、髓内针及植入物感染细菌生物膜的基础研究，为其在临床中的安全有效应用提供理论依据。
JDBM镁合金是由上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心设计开发的一种新型高性能生物医用材料。
该合金系列通过添加少量细胞毒性轻微的轻稀土元素Nd，实现了良好的时效析出强化和固溶强化效果，同时提高了合金的耐均匀腐蚀性能。
Zn和Zr元素的微量加入进一步增强了合金的强度、塑性加工能力以及强韧性和耐蚀性。
这些特性使得JDBM镁合金在骨科植入材料领域具有广阔的应用前景。
作为一种新型植入材料，JDBM镁合金的生物毒性问题一直是研究者关注的焦点。
本文首先通过体外实验研究了JDBM镁合金及其中稀土元素Nd对小鼠胚胎成骨细胞株MC3T3E1的毒性作用，分析了其对成骨细胞生长和分化的影响。
体内实验部分则通过观察Nd对小鼠骨及周围组织的生理病理影响，以及在各器官组织中的分布情况，来评估其生物安全性。
髓内针及植入物感染细菌生物膜的形成是骨科植入手术后的常见并发症之一。
本文还针对这一问题展开了研究，通过构建细菌生物膜模型，探究JDBM镁合金在植入后对细菌生物膜形成和发展的影响，以及其对细菌感染的抵抗能力。
本文从多个角度对JDBM镁合金在骨科应用中的生物毒性、髓内针及植入物感染细菌生物膜问题进行了深入研究。
这些研究结果将为JDBM镁合金在临床中的安全有效应用提供重要的理论依据和实践指导，有望为骨科植入材料的发展开辟新的道路。
1. 骨科植入材料的研究背景及现状随着人口老龄化的加剧以及人们对生活质量要求的提高，骨科疾病的治疗和康复日益受到重视。
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据张小农介绍，他们研究的镁锌合金主要有五
降解速度控制问题仍待解决
整个研究过程也不是一帆风顺的。
张小农在研究中发现，镁锌合金这种
“作为当前生物材料研究的热门之一，我们研究的镁锌合金作为生物可
张小农说：“我们课题组已经创建了上海奥芮济医疗科技有限公司实施有关成果的实用转化，一些具有羟基磷灰石涂层的骨钉、髓内针等骨内固定器械预计将在本年度内研发完成。
而植入大动物的体内实验安排在明年初开展，此后6个月的植入实验研究结果出来后将会确定是否能进行下一步的人体实验。
我们希望未来的2~3年内可降解吸收生物镁锌合金能够走出实验室，制造出的各类医疗器械将走进普通人的生活中，从而提高人们的生活和健康水平。
”。