骨填充用新型可降解鎂鍶合金的降解性能研究和應(yīng)用探索.pdf

1、骨缺損修復(fù)在臨床上是骨科中極為常見的手術(shù)，要求骨移植替代物能夠加強(qiáng)對(duì)缺損處的修復(fù)作用進(jìn)而促進(jìn)骨愈合。目前臨床應(yīng)用的骨修復(fù)材料都因?yàn)榇嬖诟髯缘娜秉c(diǎn)及挑戰(zhàn)而不能成為理想的骨移植替代材料。鎂合金以其良好的生物相容性、與骨組織匹配的力學(xué)性能以及可以在人體內(nèi)被降解吸收等特點(diǎn)，成為一類極具臨床應(yīng)用前景的新型生物可降解骨植入材料。鎂鍶合金因?yàn)榫哂辛己玫拇俪晒?、促血管化等生物醫(yī)學(xué)功能而被研究者關(guān)注，但鎂鍶合金過快的降解速度仍是阻礙其臨床應(yīng)用的壁壘。本文

2、通過調(diào)整合金成分和不同的加工方式來提高鎂鍶合金的耐腐蝕性能，并進(jìn)一步研究其腐蝕機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，選擇優(yōu)化處理的鎂鍶合金進(jìn)行動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，初步探索合金在骨填充領(lǐng)域中應(yīng)用的可行性。
　　本文將具有促進(jìn)骨骼發(fā)育和類骨質(zhì)形成作用的鍶(Sr)元素添加到鎂基體中，制備了不同Sr含量的擠壓態(tài)Mg-Sr合金（Mg-1.0Sr，Mg-1.5Sr，Mg-2.0Sr）。研究了Sr含量的變化對(duì)擠壓態(tài)Mg-Sr合金的微觀組織和耐腐蝕性能的影響。擠壓態(tài)Mg-

3、Sr合金是由合金基體和Mg17Sr2第二相組成，隨著Sr含量的增加,晶粒尺寸減小，第二相含量增多。Mg-1.5Sr合金在模擬體液中的耐蝕性最佳，Mg-2.0Sr合金的耐蝕性最差，這是微觀組織中晶粒尺寸和第二相雙重作用導(dǎo)致的結(jié)果。
　　選擇Mg-1.5Sr合金為研究對(duì)象，通過擠壓和熱處理的加工方式得到不同狀態(tài)的Mg-1.5Sr合金，研究熱擠壓和熱處理對(duì)Mg-Sr合金降解行為的影響和Mg-Sr合金在模擬體液中的腐蝕機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

4、Mg-Sr合金的腐蝕行為與合金組織有很大的依賴關(guān)系，Mg-Sr合金中晶粒尺寸越小，耐蝕性越好，合金表面的腐蝕膜層越致密。第二相在Hank's溶液中腐蝕開裂，對(duì)合金基體沒有有效的阻擋作用。鑄態(tài)合金中網(wǎng)狀第二相覆蓋全部晶粒，嚴(yán)重的電偶腐蝕導(dǎo)致極差的耐蝕性，以晶間腐蝕為主。擠壓態(tài)Mg-Sr合金中第二相被碎化，電偶腐蝕減弱，主要以絲狀腐蝕和點(diǎn)蝕為主。擠壓態(tài)Mg-1.5Sr合金的腐蝕速率遠(yuǎn)小于鑄態(tài)合金，優(yōu)化得到能夠獲得最佳耐蝕性能的擠壓態(tài)Mg-S

5、r合金的熱處理制度為450℃/5 h。
　　將優(yōu)化處理后的Mg-Sr合金植入到新西蘭白兔的人造骨缺損中8周，利用micro-CT與組織學(xué)分析來表征植入物對(duì)骨缺損處和周圍骨組織的響應(yīng)情況。結(jié)果表明，與臨床應(yīng)用的TCP植入物相比，優(yōu)化處理后的Mg-Sr合金具有更優(yōu)異的促成骨和缺損修復(fù)的性能。適量的鎂離子釋放以及一個(gè)較穩(wěn)定的植入物表面是促進(jìn)成熟新生骨貼附和生長(zhǎng)的關(guān)鍵。因此，優(yōu)化處理后的擠壓態(tài)Mg-1.5Sr合金作為新一代骨填充材料極具應(yīng)