镁科研：骨组织再生用镁基植入物研究进展

镁及其合金已成为具有骨组织再生和支撑作用的第三代生物材料之一。与钛、不锈钢、钴铬等永久性植入物相比，不需要在骨组织恢复后进行二次手术移除。与其它铁、锌基可降解金属植入物和生物陶瓷相比，镁的弹性模量更接近人骨，降低了应力屏蔽的风险。更重要的是，镁离子释放表现出成骨活性，可以刺激新骨再生。近年来，随着MAGNEZIX、K-MET和纯镁骨钉等镁基植入产品相继获批欧盟CE认证，镁及其合金在骨科领域的应用前景备受关注。尽管如此，镁及其合金降解速率过快和由此引发的负面效应，仍是制约其应用的瓶颈问题，同时进一步提高植入物的骨组织再生能力也是临床应用中亟需解决的问题之一。

最近，印度旁遮普大学Amit Thakur等人综述了近年来镁基植入物的研究进展，从机械加工及热处理、合金化、复合化和表面涂层四个方面详细概述了不同方法对镁基合金耐蚀性的影响，以及对力学性能和体内外成骨性能的作用。针对人体骨组织的多孔结构特点，作者认为多孔的镁基植入体有利于骨组织长入多孔结构内部，从而可以提高植入体与骨组织之间的结合强度，文章详细分析了目前镁基多孔植入物的制备方法和存在的相关问题。

在提高镁基骨植入物耐蚀性方面，热处理结合挤压、轧制、大塑性变形尤其是等通道挤压（ECAP）方式，不仅可以改善镁基合金的力学性能，还能提高合金的耐蚀性能。采用合金化方式提高耐蚀性时，合金元素的选择不仅要考虑其对组织性能的影响，还需重点关注其生物相容性和生物功能性。文章重点分析了在二元及三元镁基合金中Zn、Ca、Sr等元素对组织性能的影响，同时介绍了其在成骨方面的作用。对于医用镁基复合材料，重点介绍了镁/羟基磷灰石（HA）和镁/生物玻璃（BG）两类复合材料。HA的加入增加了材料的压缩性能，但抗拉性能降低。与纯镁相比，含有HA的复合材料具有更低的降解速度。BG的加入提高了材料的压缩强度和抗弯强度，降低了降解速度。表面涂层作为提高镁基合金耐蚀性最为有效的手段之一，通过微弧氧化、化学转化等方法，制备羟基磷灰石、高分子聚合物、氟涂层、骨形成蛋白涂层以及含Zn、Sr等具有一定成骨活性涂层，不仅能有效地提高镁基体的耐蚀性能，还能在体内外成骨性能中的表现出生物功能作用。

人类骨骼本身具有多孔结构，因此具有合适孔径以及连接关系的多孔结构植入物对于成骨过程中骨传导和骨诱导具有重要意义。通过不同的制备手段，如粉末冶金、钛丝造孔（TWSH）技术、增材制造、电火花打孔、熔炼等，探讨了不同方法和相关参数等因素对镁基多孔植入物组织性能的影响，以及制备出的多孔植入物的成骨性能表现，分析了镁基多孔植入物的研究进展。

镁基植入物材料在骨科领域的应用已被广泛研究，但仍然存在诸多问题，例如降解过快、生物相容性较差、成骨活性较差等问题。生物可降解镁基植入物的未来发展方向主要为：添加生物相容性元素进行合金化、探索多孔支架的制备方法并进行体内外实验，作者重点提出进一步开展增材制造尤其是3D打印制造植入物的相关研究。