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      1. 新聞動態

        等離子體改性可降解鎂合金強化抗菌性、細胞相容性和耐蝕性

          不銹鋼、鈦基和鈦基合金是應用最廣泛的人工外科生物材料。但由于它們不可降解,且力學性能與人體骨骼不匹配,術后可能發生長期不利影響或應力遮擋效應(stressshielding)。這可能會導致骨質流失,或是加大植入失敗風險。為避免該弊端,生物降解材料植入物被用作替代品。而在各種生物降解材料中,鎂合金在生理環境中具有獨特的生物降解性能,以及與人骨組織相似的彈性模量,對新的骨骼形成有刺激作用。
          
          遏制鎂合金臨床應用發展的主要障礙,是它們在人體內會迅速降解。人體體液和血漿含有氯化物離子,會加速鎂合金的腐蝕,產生氫氣和局部堿化。盡管一些鎂合金的耐蝕性可以通過添加鋁、稀土元素和重金屬來增強,但考慮到元素潛在的毒性和致病作用,合金材料可能不適用于生物醫學應用。由于純鎂的力學性能和耐蝕性不理想,最近有學說提出用新型Mg-Ca和Mg-Sr合金作為替代品,但抗腐蝕性能仍不理想。
          
          因此必須合理控制鎂合金的降解過程。在研究中,用沉積技術添加保護膜以抑制腐蝕,以及其他表面改性技術都得到了評估。離子注入是一種極佳的表面改性技術,已被用于多種材料,幫助改善其表面性能。與傳統涂層技術相比,離子注入處理技術可在材料近表面引入適當數量的離子,以改變表面性質而不產生突變界面,這樣通常薄膜脫層不嚴重。鈦和鋁等金屬被植入以控制鎂及其合金的降解率。在進行金屬離子注入時,耐蝕性的改進往往與耐蝕金屬氧化物的形成密切相關,并使近表面的鎂含量大幅降低。很多時候,在進行金屬離子注入后,仍然需要對樣品表面進行進一步的調整,使金屬氧化物的形成最優化,以及通過等離子體浸沒離子注入(PIII)的氧復合離子注入能產生最佳效果。
          
          雖然快速表面降解相關問題必須解決,良好的抗菌性能和可接受的細胞毒性也是必要的。理論上,如果引入細胞相容性和抗菌元素,所產生的材料也具備強化的細胞相容性和抗菌特性。普通元素銀、鋅和銅,都具有良好的抗菌活性,雖然過量可能會引起有害影響。鋯的細胞相容性和抗菌性能俱佳,據報道氧化鋯呈低毒性,且有能力抑制其表面定植菌。在本文中,鋯和氧離子注入依次進行,以改進Mg-Ca和Mg-Sr合金,它們的耐蝕性、細胞相容性和抗菌特性是系統化的。

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