可降解镁合金-骨组织复合体系的力学性能研究

生物可降解镁合金作为骨固定材料极具临床应用前景，但由于其特有的降解特性，植入体内后会表现出与现有临床应用的可降解高分子植入材料不同的力学性能衰减规律。本项目提出以植入动物体内的可降解镁合金与其周围新生骨组织作为一个复合整体，来考查植入体的力学性能随镁合金降解而发生的衰减行为的创新思路，研究在镁合金骨钉植入动物体内后的降解过程中，镁合金骨钉-骨复合体的力学性能变化规律以及不同镁合金表面改性带来的影响，并与可降解聚乳酸高分子-骨复合体进行对比，阐明镁合金特有的降解方式和表面生物活性对镁合金-骨复合体力学性能的影响机制，为合理地建立可降解镁合金植入体的力学性能衰减评价标准提供理论参考，以推动可降解镁合金的研究发展和临床应用。

可降解镁合金是医用金属材料领域中的研究热点。本项目将可降解镁合金与周围骨组织作为复合体，研究可降解镁合金植入体的降解行为及其力学性能演化、与周围骨组织之间的互相应答的影响机制。研究结果表明，通过表面化学转化处理可以使AZ31B镁合金的降解行为得到有效控制，使降解导致的环境碱性明显降低，生物相容性达到国家标准要求。体内植入后的PLLA由于其体降解机制使其骨钉在发生降解后强度急剧下降，而镁合金的面降解机制使其骨钉在发生降解后，材料内部结构并不发生改变，其强度依然保持不变。动物实验结果表明，植入体与骨组织之间的骨结合一般发生于植入后的1-4周时间内，而镁合金的初期快速降解影响了植入体与骨组织之间的初期骨整合效果。Ti-6Al-4V合金、表面涂层前后的AZ31B镁合金随着植入时间的延长，植入体与骨组织之间的扭出扭矩都呈现上升趋势，但PLLA则在上升之后呈现下降趋势，这是由PLLA的面降解行为及降解产生的酸性产物不利于骨整合所导致。涂层后AZ31B镁合金的后期扭出力矩高于PLLA及Ti-6Al-4V植入体，表明镁合金降解产生的活性物质有利于提高植入体/周围骨组织复合体的力学性能。项目发表6篇SCI收录文章，授权国家发明专利1项，申请国家发明专利1项，大会特邀报告1次。培养研究生3名，博士后1名。