镁基生物材料表面改性及其生物相容性的研究与发展现状.pdf

第30卷第4期中国材料进展Vol30No4

2011年4月MATERIALSCHINAApr2011

特约专栏
镁基生物材料表面改性及其
生物相容性的研究与发展现状

乔丽英1,2,高家诚1,2,王勇2
(1.重庆大学国家镁合金研究中心,重庆400044)
(2.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400045)

摘要:利用镁及镁合金耐蚀的特点,发展新型医用可降解的镁基生物材料引起广泛关注,成为当今金属生物材料领域新的
研究热点。表面改性方法是控制镁基材料降解速率和改善生物活性的重要手段,是当前镁基生物材料研究的重要内容之一。
文章介绍了镁基生物材料的性能优势,综述了当前镁基生物材料表面改性的研究进展及改性后材料的生物相容性,评述了各
种改性方法的特点和当前研究重点,并展望了镁基材料未来表面改性的研究方向和前景。
关键词:镁及镁合金;生物材料;表面改性;生物活性;生物相容性
中图分类号:TQ1322文献标识码:A文章编号:1674-3962(2011)04-0023-07

ResearchandDevelopmentofSurfaceModificationand
BiocompatibilityofMagnesiumBasedBiomaterials
QIAOLiying1,2,GAOJiacheng1,2,WANGYong2
(1.NationalEngineeringResearchCenterforMagnesiumAlloys,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)
(2.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400045,China)

Abstrac:tThepotentialitiesofmagnesiuminbiodegradablebiomaterialfieldhavecausedgreatinterestsrecently.
Surfacemodificationisanimportantmethodtocontrolthedegradationrateandimprovethebiologicalactivityofmagnesium
basedmaterials.Thelatestresearchprogressinsurfacemodificationofmagnesiumbasedmaterialsandthebiocompatibility
ofmodifiedmaterialsarereviewed,andthecharacteristicsandresearchfocusofvariousmodificationmethodsaredescribed.
Thefutureresearchdirectionandtheprospectsofmagnesiumbasedbiomaterialsarealsoputforward.
Keywords:magnesiumanditsalloys;biomaterials;surfacemodification;bioactivity;biocompatibility

45GPa左右,较其它医用金属材料更接近人骨的弹性模
1前言
量(20GPa左右),镁基材料作为植入物可有效地避免应
生物材料与人类身体健康水平和生活质量息息相关,力遮挡效应(如表1所示)[2];由于镁合金的可降解吸
已成为各国经济发展的新增长点。镁及镁合金(镁基材收性,可以免除患者二次手术所带来的痛苦和经济负担,
料)有着优越的生物相容性和力学相容性,有望成为可降也可避免植入物长期留存而造成的其他病变;与其它
解的金属硬组织替代材料,是生物材料领域新的研究热类型可降解材料相比,镁合金具有明显优异的强韧性能
点。镁合金作为硬组织植入材料具有众多优势:镁是和可加工性能;镁的资源丰富,价格相对低廉。
人体所必需的常量元素,是动物体内含量仅次于钙、钠、镁合金作为人体植入材料的关键问题之一是要能合
钾的元素,是细胞内含量仅次于钾的阳离子,植入物的理调控其在人体中的降解速度。由于镁标准电极电位为
生物安全性可通过控制镁基材料的降解速率得到保障[1];-237V(SCE),化学性质极为活泼[3],而人体环境是
镁与人体骨的力学性能极为接近,纯镁的密度为由有机酸、Cl-离子等构成的恒温(37)电解质,加之
174g/cm3(人体密质骨密度175g/cm3),弹性模量为蛋白质、酶和细胞的作用,镁基植入体可能发生较快速
度的腐蚀降解,导致植入体过早地丧失功能性,生物相

收稿日期:2010-03-1