锌基可降解金属研究进展与展望
2021-02-25郑玉峰杨宏韬
郑玉峰,杨宏韬
(北京大学工学院材料科学与工程系,北京100871)
可降解金属[1],是指能够在体内逐渐被体液腐蚀降解的一类医用金属,它们所释放的腐蚀产物给机体带来恰当的宿主反应,当协助机体完成组织修复使命之后将全部被人体吸收利用,不残留任何植入物.
基于腐蚀科学和金属毒理学等基础理论,作者提出适于可降解金属的生物降解性(biodegradability)和生物相容性(biocompatibility)双判据[2],据此对元素周期表中的所有金属元素进行了筛选(如图1),初步确定出适合作为可降解金属的金属元素为Ca、K、Na、Mg、Fe、Zn、Rb、Sr、Sn、Ba、Mn、Li、Cs、Mo、Y、Sc、RE和W.这些筛选出元素在人体中存在的总重量在克量级的是Ca、K、Na、Mg、Fe和Zn,但Ca、K和Na比较活泼在空气环境下很容易氧化,因此基体元素只有Mg、Fe和Zn三种.其余的金属元素Rb、Sr、Sn、Ba、Mn、Li、Cs、Mo、Y、Sc、RE和W,建议作为合金化元素使用,且在人体中含量越低,应该越慎用,且降低用量.

图1利用生物降解性和生物相容性双判据对元素周期表中的金属元素是否能作为可降解金属进行筛选[2]Fig.1 Element screening for metallic elements in the periodic table by biodegradability and biocompatibility criteria[2]
镁及镁合金是已被广泛研究的代表性可降解金属,过去十余年有关医用镁合金的基础研究工作全球范围内已经发表超过两千篇的文章,人们对可降解镁合金与机体的力学、化学和生物学相互作用机制有了较深入的认识,同时该类材料从实验室的基础科学问题研究阶段进入到了企业的创新医疗器械产品研发阶段.2013年德国Syntellix AG公司的MAGNEZIXR压缩骨钉获得CE批准上市,材质为WE43镁合金.2014年韩国U&I公司的Mg-Zn-Ca合金骨钉产品获准上市.2016年,德国BIOTRONIK公……
