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20世纪，已有很多种金属基硬机关植入材料被胜利地开辟。但是，这些已开辟的金属基硬机关植入材料仍存在着很多题目，如镍钛合金植入体内因释放镍或者对人体产生潜在的妨害;而现遍及运用的钛合金，也发觉在植入人体后，会引发过敏和应力遮掩效应。同时，这类植入材料属惰性材料，与人体机关不够亲协力，也不成降解，只可长光阴做为异物存在于人体内，有产生松动以至位移的或者，必须二次手术来退换或调度;做为不变物的且自性植入材料在受伤机关病愈今后，也必须经过二次手术将其掏出，这就给患者在精力和物资上带来了很大的承当。
镁及其合金具备与人体骨相近的密度、弹性模量、无毒、生物相容等诸多优质的机能，希望成为新一代的金属硬机关植入材料。方今在国表里曾经有人开展了将镁及镁合金用做硬机关植入材料的研讨。但是，由于镁的化学性质极其天真，在含有Cl-离子的人体体液处境中，其表面的MgO掩护膜会遭到毁坏，腐化速度很快;同时，镁本身不具备骨引诱机能，若直接植入人体，新骨难以在其表面成长，其短光阴内腐化降解后，新骨尚未成长，仍旧会致使植入失利。为此，开辟了一些表面改性手艺，如热解决、表面无机或有机涂层等。但是，做为生物降解材料，其表面也是会降解消散的，材料势必直接与生理处境连合触。是以，研发具备骨引诱机能的镁合金成为最好筛选。
Ca的准则电极电位为-2.76V，Mg的准则电极电位为-2.V，看来Ca的电位比Mg的更低，是以，在镁中介入Ca制成合金，由此产生的富Ca相也许成为阳极，使镁合金基体遭到阴极掩护，耐蚀性取得提升。同时，Ca是人体中最紧急的阳离子，是人体硬机关中的重要陶瓷相羟基磷灰石的关键构成，镁钙合金中富钙相的腐化熔解将引发部分钙浓度抬高，进而推进羟基磷灰石或可做其先驱物的别的磷酸钙生物陶瓷的产生，有益于复活硬机关在合金表面堆积。是以，这类材料若用做体内硬机关植入体，可望在腐化降解的同时引诱新骨成长，最后被新骨完全代替，到达完全治愈硬机关损伤的目标。
悠久以来医学和生物材料工程范围的研讨人员连续全力于研讨更好的硬机关植入材料。在临床运用中，自体骨移植不会引发排异反响，修理成果好，但骨源有限，尤为对大块骨缺损时常难以餍足提供，且病人还要遭受取骨的苦痛;异体骨根源较广，但良多异体骨材料易引发排异反响、成骨成果差，因而研讨一种成骨成果及生物相容性均好，且根源遍及的骨移植材料，便成为生物材料科学家和医学家急需面对的课题。镁合金是一种潜在人体植入材料。镁的密度、弹性模量等综协力学机能与人体骨骼相近(比会合物有更高的强度)。更紧急的是，镁与人体的相容性极好，熔解的镁离子恰是人体必须的元素，是神经系统不成缺乏的元素。是以镁在上世纪上半叶曾被用于整形与内伤的手术。
镁合金用做生物材料的长处和潜力镁合金是布局材估中最轻的金属，密度约为铝合金的2/3，钢铁的1/4，用它来建立、代替现役的一些构件或零件，也许使全部布局的分量大大削减。由于我国动力慌张和处境请求，汽车轻型化，用镁合金代替此中的铝合金以至钢铁件，将成为镁财产进展的重要拉动力。别的，镁合金还具备良多别的长处：电磁障蔽机能较好；吸震机能好，有益于减震和降噪;回收性好，契合环保请求；极好的切削加工机能;尺寸不变性高；锻造机能好；卓越的低温机能，用于制做低温下做事的零件；具备超导机能和储氢机能等，因此其运用范畴可进一步夸大到电子、通信及疗养等范围。是以，镁合金引发了材料界的极大 由参考文件编制的种造就入材料与人骨的物理及加工机能对譬喻表2.2所示。
现曾经投入行使的很多植入金属基材料均存在着种种种种的题目。譬喻，镍钛合金在植入人体后会因释放Ni+离子而或者对人体产生潜在的妨害；纵使是现已遍及运用于临床的钛合金，也被发觉在植入人体后，会引发金属过敏和应力遮掩效应。镁及其合金具备低的密度、高的比强度、优质的加工机能、无毒以及与人体骨相近的弹性模量等诸多优质的机能，不单在航空航天、电子通信中取得了遍及的运用，尚有或者由于其优质的综协力学机能和与人体卓越的生物相容机能等特征，成为新一代的金属硬机关植入材料。
镁做为人体必须的养分素在年即已被阐明。镁做为激活剂可参加体内种酶系统的生化进程；并在保持钾离子均衡方面起注紧急效用。镁的输送依赖钙泵，而钙的代谢依赖镁的调理。两种离子在体内既彼此依赖又彼此限制，在保持人体机能的完全性等方面表现注紧急效用。平常成人体内总镁含量(m)约21～28g，平衡每千克体重0.13～0.14g，堆积于骨骼的镁高出总量之半，别的的镁散布于软机关，仅1%～2%存在于细胞外。血中50%～60%的镁以离子大局游离存在，20%～30%与卵白质分离(约3/4为白卵白，1/4为球卵白)，10%～20%与磷酸、柠檬酸、草酸等阴离子分离。血清中镁仅为浑身含量的0.13%，平常血清镁浓度(c)为0.～1.mol/L。细胞内镁的80%～90%为分离大局，由游离镁和分离镁构成细胞内镁离子缓冲系统，而细胞表里镁离子也可经过转运保持均衡。因而，体内可替换镁由细胞外液、骨骼的表面和软机关中的镁构成，占总镁的10%左右，此中前两者可飞快替换以保持血镁均衡。
镁的代谢直接影响别的养分成份，尤为是钙。线粒体的钙泵决计了线粒体镁的流出量。线粒体与合成的磷脂泡都含有钙-ATP酶，2个钙原子可替换1个镁原子和2个钾原子，动物实验发觉肠道钙或钙比赛物及载体镁经过削减膜的浸透性，进而按捺肠道中镁的摄取。而人体体内钙不影响活体空肠灌输中镁的重汲取。惟独在体内保持高水准钙的前提下本领显示缺镁的体征。
从这几年来国内海外对镁及镁合金各方面的报导不难发觉，镁如做为硬机关植入材料，与此刻已临床行使的种种金属植入材料比拟，具备如下卓绝的长处：
①平安性：镁是人体内仅次于钙、钠和钾的常量元素，参加体内一系列标奇立异进程，也许推进新骨机关的成长，成人体内约含1mol的镁，此中近1/2积聚在骨骼机关中。过多的镁也许经过尿液排出体外，是以镁以必然速度降解时不会对人体产生不良影响。
②生物学性格：镁是一种能激活多种酶的紧急元素，镁离子可催化或激活体内多种酶，终了体内多种代谢进程，并在保持钾离子均衡方面起注紧急效用。镁又是能量转运、蕴藏和行使的关键元素，能调理RNA和DNA布局。是以镁关于调理细胞的成长和保持膜布局有紧急效用。同时材料显示镁离子也许推进钙的堆积，是骨成长的必须元素，镁不够会中止骨机关成长、下降造骨细胞和破骨细胞的活性，并致使骨质脆弱。
③可降解性：镁具备很低的准则电极电位，在含氯离子的溶液(如人体体液)中易生成镁离子被范围机体机关汲取或经过体液排出体外，是以镁也许被人体体液完全降解。
④力学相容性：镁合金是最轻的布局材料之一，其密度在1.74g/cm3左右，与人骨密质骨密度(1.75g/cm3)相当，且具备高的比强度和比刚度，镁合金的弹性模量为40～45GPa，如表2.2所示。但是，由于镁及镁合金的耐腐化机能广泛较差，在人体体液云云的顽劣处境中尤甚。这在很大水准上束缚了镁及其合金在生物材料范围的运用。
合金元素对镁合金机关和机能的影响小量的钙也许改观镁合金的冶金原料。在冶金进程中，在锻造合金浇注前介入钙来削减金属熔体和铸件热解决进程中的氧化，而且能细化晶粒，提升合金蠕变机能，提升薄板的可轧制性。钙能下降镁合金的微电池效应。据报导Mg-Cu-Ca合金中由于Mg2Ca的析出中庸了Mg2Cu相的电池效应，进而致使阴极活性区减小。赶快凝集AZ91合金中增加了2%Ca后腐化速度由0.8mm?a-1降落至0.2mm?a-1。
同时骨骼中无机盐构成主如果：无定型钙磷酸钙、羟基磷灰石、磷酸钙、柠檬酸钙、Mg3(PO4)2、Na2HPO4等，以羟基磷灰石为主。钙的含量约为25.6%。合金中钙的介入有益于推进骨骼的成长。
Zn是ZK60合金的第一主加元素，其分量百分比为5%~6%。在ZK60合金中既也许提升强度，又也许提升抗腐化机能，但惟独当Zn的原料百分含量在必然的范畴以内才也许取得优质的归纳机能，当Zn%2.5%时就对金属的防腐机能有背面影响。当Zn%6%时，随Zn含量增进，抗拉强度和服从强度抬高，蔓延率下降；但当Zn%6%时，随Zn含量增进，抗拉强度和服从强度反而下降，且蔓延率下降更多，是以产业上行使的Mg-Zn合金中的Zn含量时时都小于6%。
Zr是ZK60合金的第二主加元素，其分量百分比时时为0.3%~0.9%。Zr也许猛烈的细化晶粒、下降显微松散偏向，因此它也是影响ZK60合金的机关和机能的关键元素。Zr在镁合金中易产生偏析，有研讨讲明，在ZK60合金中Zr重要散布在晶粒重心，由重心向晶粒边际渐渐减低，腐蚀后偏析区呈年轮状或花朵状。
Zr对ZK60合金的力学机能影响特别大，有人就Zr对ZK60合金的力学机能的影响施行了研讨。研讨指出，Zr在镁合金中的存在大局有两种：一种是与别的与元素产生化合物，散布在枝晶网界限，易产生偏析;另一种是固溶到镁基体中的Zr，产生α-Zr相，在络和滴定法中溶于盐酸，称之为酸溶性Zr。而起加强效用的为酸溶性Zr。要使MB15合金型材的抗拉强度高出MPa，锆含量要大于0.45%，最好节制在0.55%左右。
稀土元素Y与镁同样，同样具备密排六方晶体布局，原子半径相近，且在镁基固溶体中具备12%的固溶度，同别的稀土元素一同能提升镁合金高温抗拉机能及蠕变机能，改观腐化举动；在室温前提下，以Mg24Y5高温加强共晶相化合物大局弥漫散布于α-Mg晶内和晶界处。因而Mg-Y合金具备很显著的时效强硬性格，时效温度时时在℃左右。连年来，对镁合金的有益效用越来越遭到人们的看重，并将Mg-Y系合金视为很有进展潜力的一类耐高温合金。同时稀土元素及稀土化合物具备特别的药理效用。自20世纪60年头以来，因持续发觉稀土化合物是Ca2+的优质拮抗剂，有安宁止痛的效用，可用于医治烧伤、皮肤病、血栓病等，进而引发了疗养界的广泛 连年来曾经有不少研讨人员全力于镁基生物材料的开辟。高家诚等人对纯度为99.9%的纯镁施行碱热解决表面改性，再对镁在仿生体液中的耐蚀举动施行了研讨，发觉解决后材料的溶血机能及细胞毒性等有显然改观。并得出论断纯度为99.9%的铸态纯镁经本研讨碱热解决过的试样在SBF液中浸泡14d后没有涌现原料损失，显示出卓越的耐腐化机能，经碱热解决的试样在SBF溶液中浸泡14d后，试样表层发觉了钙磷基积淀物，钙磷摩尔比为1.。
Wite等研讨了AZ31、AZ91、WE43和LAE等4种镁合金在豚鼠体内降解和骨机关对镁植入体的反响，发觉镁合金的降解速度显然比SR-PLA96快。植入6周后镁合金表面有矿化骨机关产生，矿化骨机关在镁合金表面的堆积速度也显然比SR-PLA96快，表面镁合金具备比可降解会合物更好的骨机关相容性和骨机关引诱机能；植入18周后，植入体完全降解；张二林等研讨的成果阐明：植入9周后，镁合金产生显著的降解，此中Mg-Mn合金降解40%~50%，Mg-Mn-Zn合金降解10%~17%，WE43合金降解11%~31%。在降解的同时，镁合金表面有磷酸盐生成，在磷酸盐与骨机关间有新骨产生。跟着镁合金的不停降解，磷酸盐层不停向新骨机关转换，进而使新骨就在降解后的镁合金植入体上成长。这讲明镁合金具备特别好的骨机关相容性和骨机关引诱成长性格。耿芳等人觉得多孔镁是一种很有前程的骨机关工程材料。
现已有研讨者施行了关连的动物植入实行和临床实验研讨。初期的体内实验讲明，镁合金植入后血清中的镁离子浓度没有显然增进，植入处没有产生传染，讲明镁合金对人体是无毒的。经过合金计划及一系列实行探测，优选出Mg-0.7Ca，该合金具备较好的耐蚀机能，优质的力学机能及生物相容性等归纳机能，并能以必然速度降解，表面生成了Ca3(PO4)2，这类物资是羟基磷灰石的先驱体，在体内也许为果然骨机关所代替。跟着Ca3(PO4)2的增加，合金渐渐降解。据此，宣布了一种新式的生物医用Mg基合金的降生。
根源：生物镁合金腐化降解举动研讨
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