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第41卷第7期
               ·1026 ·                           南 京    医 科 大 学 学         报                        2021年7月


                  3D⁃AZ91 和 AZ31 的表面元素组成略有差别。                   面改性   ［23］ 。合金化是指改变合金的化学成分、相组
              尽管二者均以镁元素为主，但 AZ31 的 Mg 元素含量                      成和微观结构，从而提高其耐蚀性能；表面改性是
              更高一些，并含有微量的Zn、Mn等元素。有研究证                          指对镁合金进行表面处理或者在其表面涂覆涂层，
              实，在镁合金中添加微量元素可有效改善镁合金的                            保护镁合金基体，延缓降解液对材料的侵蚀。在该
              性能。例如，添加Zr元素的镁合金抗拉强度得以提                           方面研究中，表面改性较为多见，其中，羟基磷灰石
              升，添加Nd元素的镁合金能提高其耐蚀性                  ［15］ 。这提     涂层和微弧氧化是两种能有效延缓镁合金降解速
              示在对三维打印镁合金支架性能的进一步探索中                             率的表面处理技术。羟基磷灰石的化学成分与人
              可对其元素组成加以调整，改进其在体内的抗腐蚀                            体骨骼中的无机盐相似，具有良好的生物活性和生
                                                                        ［24］
              能力。XRD分析显示，3D⁃AZ91和AZ31的晶相均以                      物相容性 。微弧氧化能制备具有较高的耐蚀性和
              α⁃Mg 基体为主，AZ31 中还存在较多 Al12Mg17和少量                 耐磨性的涂层，而且可以调控涂层的物相组成                       ［25］ 。
              Al86Fe14，表明Al和Mg、Al和Fe在铸造过程中发生反                   与以往报道不同，本研究选择PLA来调控三维打印
              应，形成了化合物。                                         镁合金的降解速率。PLA 作为一种高分子材料，具
                  作为一种医用金属材料，镁合金降解后会影响                          有良好的生物相容性，在人体内经过酶的分解后转
              局部微环境，包括pH值变化和镁离子浓度改变，发                           变为二氧化碳和水排出体外               ［26］ ，无需二次手术取
              挥促进成骨的作用         ［16］ 。镁合金的降解溶液呈碱性，               出，但力学性能较差，故将 PLA 包裹在三维打印镁
              而pH值维持在8.0~8.5范围有利于成骨细胞的增殖                        合金表面能更好地发挥优势。近年来，生物可降解
              和分化   ［17］ 。Witte 等 ［18］ 研究了 4 种镁合金的体内腐           聚合物PLA在医学，尤其是骨科、心内科等领域，有
              蚀行为，发现所有镁合金的腐蚀层均有生物磷酸钙                            着越来越广泛的应用。有研究表明，PLA 与镁合金
              的累积，这些产物有助于新骨生成。本研究通过体                            的复合材料不仅能缓解镁合金降解过快的问题，并
              外降解实验发现，3D⁃AZ91 浸泡于模拟体液后迅速                        且酸性的 PLA 降解产物能中和碱性的镁合金降解
              变色并产生细密的气泡，AZ31产生气泡的速度则慢                          产物  ［27］ 。本研究结果也证实，PLA 膜层显著降低了
              一些，这些气体是镁与水发生置换反应析出的氢                             三维打印镁合金支架的降解速率。与之相比，其余
              气。而在3D⁃AZ91表面包裹PLA 膜之后，膜层隔绝                       两组无 PLA 膜层的镁合金试件与 Hank’s 模拟体液
              了镁合金与水的接触，故未出现明显的析氢反应。                            接触后很快发生析氢反应和降解，该现象不利于成
              降解后镁合金的表面微形貌观察显示，无论是三维                            骨细胞在镁合金体内植入物上的黏附，影响骨愈合
              打印镁合金还是传统铸造镁合金，产生的降解产物                            过程。因此，PLA 膜层包裹对医学镁合金的临床应
              中一部分会黏附在材料表面，另一部分会进入周围                            用至关重要。PLA⁃镁合金复合材料的性能与二者
              环境中。本研究中，镁合金降解产物不仅含有 Mg、                          之间的结合处理工艺密切相关                ［27］ 。本研究采用了
              O、C等主要元素，还有少量P、Zn、Ca等元素。锌离子                       提拉浸渍法在三维打印镁合金表面制备 PLA 膜
              能促进成骨细胞的黏附、增殖以及成骨功能基因表                            层。此外，有研究报道了一种热压结合热拉拔技
              达 ［19］ ，钙离子则有助于促进钙盐沉积和成骨                 ［20-21］ 。  术，该工艺可显著提高复合材料中 PLA 的结晶度，
                                                                                               ［28］
                                                                改善热压制备复合材料的力学性能 。
              将来，在三维打印镁合金支架中进一步添加 Zn、Ca
                                                                     综上所述，本研究以 AZ91 镁合金粉为材料，通
              等元素，会有利于骨量不足部位的骨再生。目前，
                                                                过激光增材制造技术，制备了新型三维打印镁合金
              对于医用镁合金，常见合金体系包括Mg⁃Zn系、Mg⁃
                                                                支架。与传统铸造镁合金相比，三维打印镁合金在
              Ca系、Mg⁃Si系、Mg⁃Re系，不同合金体系镁合金的性
                                                                力学性能方面更有优势，并且三维打印技术赋予了
              能特点不一。由此可见，适当改变镁合金的元素组
                                                                镁合金多变的形态，能适应复杂的临床需求。虽然
              成，可以在诸多方面提升其性能，更好地满足作为
                                                                该新型支架在降解速度方面仍然存在不足，但本研
              人体植入物的需求 。
                              ［21］
                                                                究初步探索了 PLA 膜层有效缓解其降解速率的作
                  医用镁合金材料植入人体后，不仅面临复杂的
                                                                用，为后续的进一步研究提供了方向。
              体液环境，而且作为支撑固定材料，会受到不同程
              度生理应力的影响。Gu 等           ［22］ 通过 AZ91 和 WE43 两     ［参考文献］
              种医用镁合金的降解实验发现，镁合金受应力时的                            ［1］ JUNG R E，HERZOG M，WOLLEB K，et al. A random⁃
              腐蚀速率明显高于不受力情况。而为了控制镁合                                  ized controlled clinical trial comparing small buccal de⁃
              金的降解速率，通常有两种处理方法：合金化和表                                 hiscence defects around dental implants treated with guid⁃
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