生物可降解镁基材料在颅颌面外科的应用及其研究进展

作为一种新型骨植入材料,生物可降解镁基材料在颅颌面外科显示出广阔的应用前景。与传统骨植入材料相比,镁具有良好的降解特性、生物相容性、力学特性和成骨特性,其降解产物镁离子具有抗凋亡、抗炎的作用,能够促进骨折和骨缺损部位的愈合。多项研究将生物可降解镁基材料应用于颅颌面部骨内固定、引导骨再生技术、骨替代材料、药物负载、种植体表面涂层等领域,其结果显示该类材料能够为骨愈合提供稳定的支持,并发挥出良好的促进成骨作用。此外,镁在口腔其他领域,如牙组织工程、促进软组织愈合等方面也表现出应用潜能,显示出生物可降解镁基材料具有重要的研究价值。

镁合金生物可降解的研究进展

作为一种具有重大潜力的生物可降解材料,植入人体的镁合金可以通过溶解、吸收、代谢过程而逐渐消失,避免了因二次手术带来的不利影响。通过合金化处理、热处理和表面改性手段详细阐述了解决腐蚀性问题的相关方法,与被广泛关注的生物相容性问题相互联系。在前人研究的基础上进一步扩展分析,结合目前研究中存在的问题,对未来的研究给予了一定的方向指引。

生物医用锌基可降解材料的最新进展

锌基可生物降解合金或复合材料有潜力开发成下一代骨科植入物,作为传统植入物的替代品,以避免翻修手术并减少生物相容性问题。综述了锌基生物降解材料的研究现状。简要讨论了锌的生物功能、骨科植入物的设计标准以及可生物降解材料的腐蚀行为。从生物降解性、生物相容性和力学性能等方面对许多新型锌基生物降解材料的性能进行了评价。锌基材料在骨代谢和新细胞生长中发挥着重要作用,并在不释放过量氢气的情况下表现出介质降解。在纯Zn中添加合金元素如Mg、Zr、Mn、Ca和Li可以提高Zn合金的机械性能。应用后处理技术进行晶粒细化对于开发许多合适的锌基生物可降解材料是有效的。

医用可降解镁合金应用及表面改性研究进展

镁及其合金作为新一代生物医用可降解材料,具有良好的经济性、力学性能、生物相容性、可降解性能,在骨科、心血管科、消化科等领域具有广阔的应用前景。镁合金具有较高的化学活性,因此其降解速率较快,力学性能的维持受限,植入时可能发生的细菌感染会引发炎症和腐蚀加速等问题,因此需要通过表面改性来制备多功能一体化的涂层。综述了医用可降解镁合金作为接骨板、螺钉、血管支架、胃肠吻合器、胆管支架等植入材料的应用现状及最新研究成果。讨论了医用可降解镁合金在植入生物体时面临的析氢、pH升高、腐蚀加速、力学性能衰减、稀土元素毒性及内膜增生等具体问题,在此基础上,考察了化学转化、等离子喷涂、微弧氧化、聚合物涂层等4种镁合金表面改性技术的最新研究动态。结合体内试验和体外试验,概述了表面改性对镁合金安全性、耐蚀性、抗菌性、生物相容性等方面的影响,并简要对比了几种表面改性技术的优缺点。最后展望了医用可降解镁合金表面改性技术的发展方向。

PCL/HA静电纺丝纤维涂层对可降解Mg/HA复合材料的表面改性:力学性能、腐蚀和生物相容性

采用搅拌铸造和挤压法制备Mg/HA复合材料,并在其表面采用静电纺丝法涂覆聚己内酯/羟基磷灰石(PCL/HA)纤维(2.5%和5%HA,质量分数),以提高其耐腐蚀性。力学性能测试结果表明,复合材料的压缩屈服强度从73MPa(纯镁)提高到151MPa,提高了107%。SEM、EDS和XRD分析表明,HA颗粒分布在多孔涂层中。极化曲线结果表明,涂层试样的耐腐蚀性能均优于未涂覆试样。PCL涂层使样品的腐蚀电流密度降低了两个数量级。通过极化和体外腐蚀试验证明了HA在涂层中的有效性。涂层和随后形成的Ca-P层阻碍了模拟体液与基体的接触和渗透,从而起到保护表面的作用。PCL/2.5%HA涂层样品的腐蚀速率最低,其平均值为0.98mm/a,与未涂层样品相比,在14天内减少了81%。根据3天MTT结果,使用PCL/2.5%HA涂层可使细胞活性从43%提高到121%。综上,涂覆PCL/2.5%HA纤维的Mg/HA复合材料在生物可吸收植入物方面具有广阔的应用前景。

可降解医用镁合金表面水滑石涂层的制备与性能研究进展

镁合金具有低密度、高比强度、生物可降解性和良好的生物相容性,是可降解植入器械的理想材料之一。但是镁合金的体内降解速率过快,限制了可降解医用镁合金的临床应用。涂层修饰是减缓镁合金降解的有效方法,水滑石涂层具有酸碱双性、离子交换性和良好的耐蚀性,可以有效提高镁合金的耐蚀性。另外,通过设计水滑石涂层的金属离子,可以赋予水滑石涂层不同的生物功能性。介绍了镁合金表面水滑石涂层的制备方法,论述并比较了不同水滑石涂层对镁合金的耐蚀性和生物相容性等性能的影响,为可降解医用镁合金表面水滑石涂层的发展提供参考。

可降解镁锌合金支架材料加工改性方法的研究进展

药物洗脱支架是冠心病支架治疗中的首选材料,但其永久存留在体内易损害内皮细胞,还有可能发生支架内血栓形成、支架内再狭窄等严重问题,而且现在冠心病发展越来越年轻化,导致药物洗脱支架在临床工作中的应用越来越受到限制。近年来,生物可降解材料逐渐被开发和探索,作为心脏支架材料的新生力量,被国内外多个研究机构看好。主要介绍了可降解镁锌合金材料。首先介绍了镁、锌元素的良好的生物相容性,它们是人体内含量丰富的元素,在体内多种生命活动中都发挥重要作用,缺乏镁、锌元素会增加人体患心血管等疾病的风险,镁锌元素组合还有助于改善各自不适宜的性能,使其更接近临床对可降解材料的需求。然而,镁锌合金支架降解产物局部浓度过高、支架的力学性能和降解速率可控机制等仍需要进一步提高。针对这些问题,重点讨论了近些年来常用于改善合金材料性能的加工改性方法,常用于改进镁锌合金材料的技术包括添加元素、表面改性、热处理、塑性加工、快速凝固、多种技术相结合等方法。介绍了这些方法的原理、效果、优点以及作为可降解血管支架改性方法的局限性,最后对生物可降解镁锌合金支架进行了展望。

生物可降解镁合金植入材料的医用特征

背景:镁及镁合金作为新型医用植入材料是近年来生物可降解材料的一个研究热点,其中合金化、生物相容性、表面改性涂层研究都有了很大进展。目的:对国内外镁及镁合金医用植入材料的研究现状及新进展作一综述。方法:应用计算机检索CNKI和Pubmed数据库中1998-01/2010-10关于镁及镁合金的文章,在标题和摘要中以"金属基生物材料;医用植入材料;镁合金;生物可降解;骨;生物相容性"或"metal matrix biomaterials;medical implant materials;magnesium alloy;biodegradable;bone;biocompatibility"为检索词进行检索。选择关于镁及镁合金的41篇文献进行综述。结果与结论:镁及镁合金作为新型医用植入材料,具有优异的力学性能和可降解性,正吸引着越来越多研究者的关注。但是由于镁及镁合金较差的耐蚀性能影响到临床上的应用。为了提高镁及镁合金耐蚀性能,研究者们对镁及镁合金进行了表面处理并取得重要进展,镁及镁合金必定会在医用金属植入材料领域得到广泛的应用。

镁合金生物材料降解对内皮化细胞的影响

背景:镁合金材料依靠其优良的生物相容性和可降解性被誉为“革命性的金属材料”,其降解对内皮化的影响具有重大研究意义。目的:综述镁合金材料的研究进展。方法:利用计算机检索PubMed、中国知网数据库、Web of Science和Elsevier等数据库中的相关文献,以“金属生物材料,镁合金材料,血管支架,内皮化,动物实验,体外实验”为中文主题检索词,以“Metallic biomaterials,Magnesium alloys,Vascular stents,Endothelialization,Animal experiments,In vitro”为英文检索词进行检索,检索时限为2015-2022年,通过阅读文题和摘要进行初步筛选,最终纳入116篇文献进行结果分析。结果与结论:镁合金材料降解形成的含一定浓度镁离子的微环境有利于内皮细胞及平滑肌细胞的增殖,镁离子对内皮化的作用基本被认可。但降解速率过快是镁合金的最大问题,镁离子浓度过高会出现细胞毒性,因此目前的研究多集中于改善其降解,提高生物相容性。目前常见的改善镁合金降解的方法有纯化、合金化、表面改性,均可提高其耐腐蚀性,并且不同元素的合金化对镁合金的改善是不同方面,未来可能针对不同需求来选择不同合金化的镁合金以适应临床患者的情况,除引入其他元素外,改进镁合金的制作工艺改善降解问题也可能是一种值得尝试的方法。

骨科可降解镁合金生物材料的研究进展

镁合金作为一种骨科植入材料具有良好的可降解性,与人体骨组织力学性能匹配良好且生物相容性和生物安全性都较好。作为目前可降解生物材料的研究热点之一,镁合金是未来骨科可降解材料的理想之选。但是镁合金要完全取代传统医用植入材料,还存在降解速度过快、产生过量气体对人体造成损害的问题。随着现代医学的不断进步和材料合成与制造工艺的不但完善,未来镁合金作为骨科可降解材料要能达到植入人体早期可以提供一定的力学支撑作用,骨折痊愈后缓慢降解且能持续提供镁离子来提高骨骼修复效果。该文就目前镁合金作为生物可降解材料在骨科中的应用和主要面临的问题和挑战进行综述。

可降解生物医用镁合金材料的研究进展

镁合金材料具有优异的力学性能、良好生物相容性和可降解性,近年来成为可降解生物医用材料的研究热点。镁合金材料较快的腐蚀速度和不可控的降解过程,极大限制了镁合金材料的临床应用和推广。综述了镁合金材料做可降解医用材料的优势和不足,阐述了镁合金材料耐腐蚀性能的提升手段和研究进展,指出合金化、表面处理和特种加工工艺等方法可有效提升镁合金材料的耐腐蚀性能,并展望了可降解生物医用镁合金材料的发展方向。

生物可降解镁合金骨科植入材料的临床应用及其有限元分析

在骨-器械界面建立和维持成熟骨是骨科植入材料长期成功的关键.镁合金由于其生物可降解性、天然骨组织的力学相似性以及成骨潜力,并且在体内不抑制间充质干细胞(hBMSCs)的成骨特性,成为有前途的承重骨科植入物的候选材料.但其高降解率和植入物相关感染的风险以及不佳的力学性能,对其临床应用提出了巨大的挑战.有限元分析方法能对复杂结构、形态、载荷和材料力学性能进行应力分析,可有效地帮助临床医生了解镁合金植入器械的应力及生物力学性能.

可降解锌基合金在骨缺损修复重建中的应用及研究热点和不足

背景:锌基合金医用植入材料有优异的力学性能、完全可降解性、良好的生物相容性,主要用于骨科植入物、心血管支架、胆管支架、气管支架、神经导管等。目的:综述可降解锌基合金应用于骨缺损修复的研究进展,展望锌基材料可期研究方向与成果。方法:检索PubMed、Web of Science、万方及中国知网数据库,选择各数据库建库至2023年6月收录的各类可降解锌基合金用于骨植入材料研究的相关文献,对生物可降解锌基合金的基本特性进行概述,对锌基合金促进骨组织修复作用进行梳理和归纳总结,讨论当前的研究热点与不足。结果与结论:①锌基合金具备良好的生物相容性,以锌基合金为基体材料,借助支架结构构建技术和涂层优化工艺将有效提高锌基合金的骨传导性,并且使其降解产物具备高效骨诱导性,以调控成骨、破骨细胞的基因表达,促进骨缺损后的修复重建;②然而在锌基合金优化的研究中,涂层工艺相对不足,增材负载技术尚缺乏;③锌基合金拥有良好的机械、生物特性,通过特殊工艺可增加材料的骨传导性、骨诱导性以有效提高其促进骨修复重建能力,并有望进一步实现个性化移植材料的研发。优化涂层与增材负载等技术融合于锌基合金的研究有待进一步探讨。

可降解的Mg-1%Ca合金抑制宫颈癌细胞体外增殖、迁移及侵袭

目的研究Mg-1%Ca合金的降解性能及对宫颈癌细胞体外增殖、细胞周期及迁移、侵袭的作用。方法检测Mg-1%Ca合金在DMEM培养基中pH值及Mg^(2+)、Ca^(2+)浓度的变化。根据GB/T 16886.5标准制备浸提液,取宫颈癌细胞(SiHa/HeLa),与Mg-1%Ca合金浸提液共培养,CCK-8法检测细胞存活率,平板克隆实验检测细胞增殖,流式细胞术分析细胞周期,划痕和Transwell侵袭实验检测细胞迁移和侵袭能力。取人宫颈上皮永生化细胞H8,与Mg-1%Ca合金浸提液共培养,CCK-8法检测细胞存活率。结果随着浸泡时间的延长,Mg-1%Ca合金浸提液和纯Mg浸提液的pH值均逐渐升高。Mg-1%Ca合金浸提液在24、72、168 h的pH值分别为(7.95±0.04)、(8.15±0.04)和(8.24±0.06),均低于纯Mg浸提液的pH值(P<0.001)。浸提24 h时,Mg-1%Ca合金浸提液中Mg^(2+)浓度增加至(21.642±0.348)mmol/L,但低于纯Mg浸提液中Mg^(2+)浓度(P<0.001)。浸提24 h时,Mg-1%Ca合金浸提液和纯Mg浸提液中的Ca^(2+)浓度都是降低的,分别为(0.431±0.065)mmol/L和(0.403±0.055)mmol/L。Mg-1%Ca合金可明显抑制宫颈癌细胞(SiHa/HeLa)的增殖,宫颈癌细胞SiHa/HeLa存活率均<70%。Mg-1%Ca合金浸提液对H8细胞有一定抑制作用,但H8细胞存活率>70%。Mg-1%Ca合金明显减少SiHa/HeLa细胞的克隆形成数(P<0.001),增加SiHa/HeLa细胞处于G0/G1期的细胞数(P<0.01),减少SiHa/HeLa细胞迁移距离(P<0.001)和侵袭细胞数(P<0.05)。Mg-1%Ca合金浸提液与纯Mg浸提液相比,对两种宫颈癌细胞的抑制作用无明显差别。结论Mg-1%Ca合金降解速率更慢,具有良好的生物相容性。Mg-1%Ca合金可抑制宫颈癌细胞(SiHa/HeLa)的体外增殖,调控G0/G1期细胞周期阻滞,并能抑制其发生迁移和侵袭。这种抑制的机制可能与微环境中Mg^(2+)浓度和pH值升高有关。

氟处理AZ31B生物可降解镁合金材料的细胞相容性

背景:镁及镁合金作为新型可降解植入材料,具有优异的生物相容性和综合力学性能,但是由于镁及镁合金较差的耐蚀性能,影响到其在临床上的应用。表面氟化处理的AZ31B镁合金是否具有良好的生物相容性尚不清楚。目的:以诱导的人骨髓间充质干细胞作为检测细胞,评价不同表面氟处理的镁合金材料的细胞相容性。方法:以诱导的人骨髓间充质干细胞作为检测细胞,取未经氟处理及不同氟处理时间的镁合金材料浸提液进行体外细胞相容性实验,评价不同氟处理的镁合金AZ31B材料的生物相容性。结果与结论:经氟处理镁合金AZ31B材料与未经氟处理镁合金AZ31B材料相比能显著提高细胞存活率,细胞毒性分级1级,对细胞生长基本无毒性作用。提示经氟处理镁合金AZ31B材料生物相容性优于未经氟处理镁合金AZ31B材料。

新型可降解生物医用镁合金JDBM的研究进展

镁合金因具有与人体骨头接近的密度和弹性模量、高比强度和比刚度、生物可降解性以及生物相容性等优点,近10年来国内外研究人员对其应用于骨内植物、骨组织工程支架和心血管支架等领域进行了广泛的研究。然而,目前大多数研究均以现有商用镁合金为对象,如含Al元素的AZ31、AZ91以及含重稀土元素的WE43等,并未考虑到作为生物材料的安全性等问题。本文作者阐述镁合金作为生物医用材料的优势、面临的挑战以及应对策略;重点介绍上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心近年来围绕自行研发的新型生物医用镁合金JDBM开展的研究工作;最后展望可降解生物医用镁合金的应用前景和发展方向。

可降解医用镁基生物材料的研究进展

生物体内可降解吸收材料是生物材料发展的重要方向,由于金属材料具有较好的强度和塑韧性,因此金属基可降解吸收材料具有重要的临床应用价值。镁是所有金属材料中生物力学性能与人体骨最接近的金属材料,具有理想的生物力学相容性,因此,镁合金作为可降解生物材料具有巨大的应用潜力。首先介绍了镁基材料作为生物体内可降解植入材料的优点,然后简要回顾了镁基可降解生物材料的早期研究情况,同时系统地介绍和总结了目前的研究进展和遇到的挑战,最后展望了镁合金医用材料的应用前景和发展方向。

生物可降解镁合金血管支架:缺点及未来研究趋势

背景:可降解支架被认为是血管介入领域继球囊扩张血管成形、金属裸支架、药物洗脱支架后的第4次革新,镁合金支架是目前可降解支架的研发热点。目的:综述可降镁合金血管支架的研究现状,探讨其存在的缺点及研究应用趋势。方法:第一作者用计算机检索PubMed数据库、CNKI中国期刊全文数据库、万方全文数据库2001年1月至2014年11月收录的可降解镁合金血管支架相关研究内容,分析其研究现状及进展。结果与结论:镁合金作为可降解血管支架的体外研究集中在镁合金降解速度、生物相容性及镁合金对血管内皮细胞和平滑肌细胞的影响。目前的研究显示镁合金支架降解过快仍然是限制其大规模临床应用的主要原因,靶血管在置入支架后需要6-12个月的重建修复期,支架应在这段时间内提供机械支撑,现有的可降解镁合金支架尚难以达到这一要求。为提高镁合金支架的耐腐蚀性能及生物相容性,一方面可以考虑选择耐腐蚀性能更好的合金元素,另一方面通过支架涂层等表面改性技术来提高支架的抗腐蚀性能与生物相容性,也是未来镁合金支架研发的一大趋势。

生物可降解医用镁合金研究进展

综述了生物可降解镁合金在生物相容性、腐蚀降解行为及其防护等方面的研究进展和研究成果,展望了未来生物可降解镁合金亟需解决的科学问题。