科学家从纳米尺度观察到人体植入镁合金降解速率

   瑞士苏黎世联邦理工学院研讨人员初次在纳米标准上调查到生物医学运用的镁合金的腐蚀。这为更好猜测人体优发娱乐平台植入物的降解,开发量身定制的植入物资料迈出重要一步。研讨成果已宣布在《高档资料》杂志上。

  镁及其合金正越来越多地用于医学,它能够作为骨外科手术中的植入物资料,例如螺钉或钢板等;也能够作为支架资料,用以扩张在心血管外科中狭隘的冠状血管。

  与不锈钢、钛或聚合物制成的惯例植入物比较,轻金属具有生物可吸收的优势,因而不需要第2次手术就能够从患者体内取出植入物。镁还促进骨骼成长,然后有利于骨折愈合。

  可是纯金属镁太软,因而不适合此类手术运用。为了取得必要的强度,有必要增加合金元素,一般是稀土元素钇和钕。由于这些物质对人体而言是异物,因而它们或许会在撤除植入物时在人体内堆集,其成果尚难意料。关于儿童来说,这种植入物更是不适宜。

  来自苏黎世联邦理工学院金属物理与技能实验室的约尔格·洛夫勒教授开发了一种新的合金宗族,除了镁以外,还含有低于1%的锌和钙元素。这些元素与镁相同,具有生物相容性,能够被人体吸收。

  依据制作工艺的不同,在新开发的合金中会构成由三种合金元素构成的沉积。这些沉积物的巨细各不相同,一般只要几十纳米。但关于增强植入物资料杰出机械性能必不可少,而且或许会影响资料的腐蚀速度。

  但是,这些生物相容性镁合金的广泛外科手术运用仍面对妨碍,首要是对在所谓生理条件下体内金属降解机理了解甚少。因而,无法取得这种植入物在体内保存多长时间的牢靠猜测。

  洛夫勒教授及其搭档凭仗剖析透射电子显微镜(TEM),能够在几秒到几小时的模仿生理条件下,以史无前例的纳米分辨率具体调查镁合金的结构和化学改变。运用这项现代技能证明了曾经无法取得的脱合金机制,该机制可确认镁基质中沉积物的降解。

  研讨人员能够近乎实时地调查到钙和镁离子在与模仿体液触摸时怎么从排泄物中逸出,而锌离子依然保存并堆集。成果排泄物的化学组成接连改变,这也证明了它们的电化学活性在沉积物中动态改变的现实,即加快了植入物资料的降解。

  该研讨首要作者,洛夫勒教授的博士生玛蒂娜·希霍娃称,“这种知道扭转了从前的教条。迄今为止都假定镁合金中分出相的化学成分在腐蚀过程中坚持不变,这种假定导致大多数关于人体植入物持续时间的猜测是过错的。”

  由于有了新的发现,现在能够规划镁合金,然后能够更好地猜测它们在体内的降解行为,并对其进行更准确的操控。这对儿童植入手术特别必要,由于儿童体内的镁植入物降解速度比成人快得多。别的,支架用镁合金的降解速率显着慢于骨板或螺钉的降解速率。希霍娃表明:“凭仗对具体腐蚀行为的了解,咱们现已朝着为不同患者和医疗运用量身定制合金的方针迈出了要害一步。”