镁基合金生物可降解支架的国内外研究进展

近年来,镁基合金生物可降解支架在血管领域的应用取得了很大进展。镁基合金作为一种生物降解材料,比铁基合金和锌基合金具有一定的优势。然而,镁基合金的降解速度太快,无法与组织愈合的速度相匹配,而且还表现出不均匀腐蚀的特性。因此,研究者们从支架的表面改性、锻造工艺和成分配比等方面优化支架生物金属特性,并且逐步运用到动物实验及临床研究。本综述主要围绕以下3个方面展开：镁基合金生物可降解支架的国内外发展历程;镁基合金生物可降解支架的特性;镁基合金生物可降解支架的研究热点。     

高分子材料涂覆生物镁合金心血管支架的研究与应用

背景：以高分子材料作为镁合金支架的涂层可改善支架的降解性能及生物相容性。目的：综述镁合金心血管支架表面高分子涂层材料的特点及研究进展。方法：由第一作者检索1995至2010年Elsevier数据库及CNKI数据库有关生物可降解血管支架、生物医用高分子材料和镁合金表面改性等方面的文献。结果与结论：目前镁合金常用的涂覆高分子材料有胶原蛋白、壳聚糖、聚乳酸及其共聚物、有机化合物转化膜、聚氨酯。这些高分子材料均具有好的生物性能,作为镁合金的涂层可以改善镁合金的生物相容性,延缓镁合金的降解时间。但有机物与镁合金之间的结合强度主要依靠物理机械力和化学键合,物理机械力不能够满足要求,必须要对镁合金表面和有机物进行处理,应用合适的表面活性剂使镁合金与有机物之间产生化学键合,从而达到要求。     

生物镁合金植入动物体内的生物相容性研究

目的 观察镁合金在动物体内的生物相容性及其在体内的降解和新骨形成情况.方法 取32只中国种健康成年大白兔,随机分为两组:无羟基磷灰石(HA)涂层镁合金组(A组);有羟基磷灰石涂层镁合金组(B组).于动物左股骨髁部钻洞ψ3.5 mm×9 mm,分别将两组镁合金圆柱体(ψ 3.5 mm×9 mm)植入.于术前第1天,术后第8、12、16、24周检测静脉血、尿中镁离子浓度,天门冬氨酸氨基转移酶、白蛋白、尿素、肌酐水平.于术后第1、4、8、12、16、24周对植入材料部位拍摄X线片.取股骨髁部做Micro-CT分析,取心脏、肝脏、脾脏、肾脏和股骨髁部行病理分析.结果 两组材料血、尿中镁离子浓度波动不大,均在正常值范围.内脏组织病理结果均正常,各项生化指标变化差异无统计学意义.有涂层组周围新骨生成多且与材料结合紧密,镁合金棒降解较慢.结论 有涂层镁合金具有良好的生物相容性,在动物体内降解较慢,且周围有大量新骨形成. Abstract： Objective To investigate the biocompatibility degradation and bone formation in vivo to implant the bio-magnesium alloys in rabbit. Methods A total of 32 China rabbits were randomly divided into magnesium alloys without hydroxyapatite(HA) coatings group( group A) and magnesium alloys with hydroxyapatite (HA) coatings group ( group B ). The left condyles of femur were drilled ( ψ 3.5 mm ×9 mm)and separately implanted with different magnesium alloys. The concentrations of magnesiumionion in blood and urine, the levels of serum glutamic-oxalacetic transaminase, albumin, urea nitrogen and urine creatinine were measured at 1 day pre-operatively ,8,12,16 and 24 weeks post- operatively. The magnesium alloys samples were photographed by X -ray at 1,4,8,12,16 and 24 weeks post -implantations,and then condyles of femur were obtained and analyzed using Micro -CT, tissues of heart, liver, spleen,kidney and condyles of femur were used for pathological analysis. Results There were no significant variations in the concentrations of magnesium ion in blood and urine, and the concentrations were in normal range. The pathology of all the organs were normal, and there were no significant difference of biochemical indicator between the two groups. There were no significant abnormalities in the pathological analysis of heart,liver, spleen or kidney in the two groups. New bones in group A were more and had tighter binding with the magnesium alloys, compared with group B. In addition, the magnesium alloys in group A had a slower degradation rate. Conclusions HA -coated magnesium alloys which have good biocompatibility can slow down the degradation rate and stimulate the formation of new bone tissue.     

可降解镁合金气管支架在兔气管狭窄模型中初步应用北大核心CSCD

目的探讨可降解镁合金气管支架制备及其在气管狭窄动物模型中应用的安全性及可行性。方法采用气管软骨环间横行切开气管,并用毛刷环形破坏气管黏膜方法制备兔气管狭窄模型30例。镁锌钇钕(Mg-Zn-Y-Nd)合金经热挤压和冷拉拔工艺制备出直径0.24 mm和0.28 mm两种丝材,通过单根丝一体化整体编织技术将两种合金丝编织成8 mm×20 mm气管裸支架各15枚,并检测其物理性能。透视下将两种支架分别植入气管狭窄模型兔气管内,并于术后3、7、15、30、60 d各处死两种支架3只兔,评价支架金属丝断裂、支架压缩、支架降解及气管黏膜肉芽组织增生情况。结果两种镁合金支架支撑力均略大于镍钛(Ni-Ti)合金支架,丝材直径0.28 mm支架支撑力大于直径0.24 mm支架;丝材直径0.24 mm、0.28 mm支架平均扩张率分别为76.46%、84.66%;镁合金支架完全自膨性能略低于Ni-Ti合金支架。术后3 d支架结构完整,无坍塌;术后7 d支架结构基本完整,有部分丝材断裂,未见组织增生;术后15 d支架基本坍塌,大部分丝材断裂,未见组织增生;术后30 d支架完全降解,气管内壁光滑,未见组织增生;术后60 d气管内壁光滑,未见组织增生。结论镁合金支架径向支撑力稍强于Ni-Ti合金支架,金属丝易断裂,但生物相容性良好,可降低肉芽组织增生。     

超细晶生物镁合金的制备及其耐腐蚀性能

与目前临床上普遍采用的不可降解金属骨植入材料相比,可降解生物镁合金具有比刚度、比强度高,密度、杨氏模量与人骨相近等特点,能有效降低应力遮挡效应,具有良好的可降解特性、生物相容性、生物活性及生物安全性,目前受到业界广泛关注[1],被认为是医学介入领域极具发展潜力的新型可降解医用金属材料,在治疗骨折和骨缺损方面具有潜在的优势。但作为骨植入材料,生物镁合金也逐渐显现出一系列问题（如力学性能不足、体内降解速率过快、腐蚀降解不均匀等）,无法满足植入后的骨支撑、骨诱导等服役性能要求。为此,研究者添加微量的合金元素,实现合金化以提高铸态镁合金的强度,但此类镁合金晶粒粗大、第二相偏析,存在较多组织缺陷,使得合金强度较低、塑性较差,无法满足其在医用材料领域的加工性能和使用性能,因此必须通过特种加工新技术来达到细化晶粒,改善第二相形态和分布,控制镁合金组织、力学性能和腐蚀均匀性的目的[2-3]。目前生物镁合金研究主要集中在生物镁合金及加工方法的开发、镁及镁合金的降解行为、镁合金器件的研发及表面改性等3个方面,其应用主要包括骨科修复植入体、心血管支架和组织工程支架。     

羟基磷灰石涂层镁合金材料体内降解及生物相容性研究

目的 在家兔股骨髁上植入带羟基磷灰石(HAP)涂层的镁合金材料,观察该材料在家兔体内的降解、骨传导作用、骨诱导作用及其生物相容性.方法 将33只家兔分为3组,分别为对照组、无涂层材料组和带涂层材料组,于术后不同时期通过血清学测试观察家兔体内血清镁浓度的变化,观察材料在体内不良反应情况;通过放射学观察材料植入后的降解和新骨生长;通过组织病理学观察植入此材料后,周围组织和骨骼的变化,观察其降解的时间、过程等;通过不同降解速率的材料植入后的生物学观察,揭示该材料在体内的降解途径、代谢方式以及降解产物在体内的滞留情况,从而获得与骨组织正常生长相适配的降解速率,并评价该材料的生物相容性.结果 该材料植入后无血清镁含量的增高,材料降解产生的镁离子能够正常代谢,与对照组比较差异无统计学意义(P＞0.05),具备较好的生物相容性.放射学检查示HAP涂层镁合金材料在体内的降解速度缓慢,材料周围有新骨生成.未表面改性的材料在体内降解速度快,材料周围骨组织紊乱,可能有炎症反应发生.通过组织病理学观察,HAP涂层的试样周围有肉芽组织和新生骨小梁生成,未发现严重的肉芽肿胀和炎症反应;而无涂层的试样周围也有肉芽组织和骨小梁生成,但有较明显的肉芽肿胀和淋巴细胞反应.结论 HAP涂层镁合金材料不会造成血清中镁含量增高,可有效控制镁合金植入初期的降解速率,且具备良好的骨传导和骨诱导作用,加速骨组织的愈合.