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鎂合金植入物治療骨傷不損組織

2019-11-12 15:38:27 來源:科技日報

  德國科學家正在研制一種由鎂制成的小型植入物和螺釘,具有足夠的機械穩定性,并在人體內的降解程度可控,不會導致人體組織損傷。

  在骨頭破裂的地方,醫生通常會用植入物來固定骨頭碎片,而選擇哪種植入物需要慎重考慮。鈦或鋼制螺釘和固定板在機械、化學性能上非常穩定,但如果要拆卸就必須再次手術;有機材料植入物,則可能會慢慢溶解,還存在強度不足、溶解物對人體有害等缺點。

  針對這一難題,德國聯邦材料測試研究所利用鎂開發出功能表面最佳的合金板和矯形螺釘。這種鎂植入物尤其適用于骨骼迅速增長的兒童,生物降解的螺釘不會影響孩子的骨骼生長,可以免去二次手術,降低感染風險并節省成本。

  研究人員艾利·布魯尼克說:“鎂合金植入物不僅具有生物相容性,而且在最初的脆弱愈合階段具有與骨骼相似的機械性能,因此比鈦更合適。”

  在某些情況下,鎂合金在降解過程中可能會產生氫,甚至在患者皮膚下形成氣泡。如果形成的氫多于人體可以立即清除的量,那么脆弱骨骼的愈合過程就會受到干擾。

  要開發新的植入物,人體組織液至關重要。但組織液的酸度比血液的酸度變化復雜得多。根據身體部位和組織狀況,不同的部位和組織會影響所插入的螺釘。

  為了對人體生物腐蝕的進展做出現實的預測,布魯尼克開發了模擬人體PH調節的實驗分析儀和流通池。在一個由10個流通池組成的電池組中,將鎂合金樣品浸泡在人造組織液中,并使組織液以在人體相同的速度流動。

  研究人員模擬分析了人體在現實條件下的生物腐蝕,以獲取鎂和其他生物相容性元素的最佳合金比例,以及可吸收的鎂螺釘新的表面功能,使植入物在人體內進行緩慢、受控的降解,不會形成氣泡。布魯尼克解釋說,根據組織的酸度,反應會有所不同。在弱酸性環境中,鎂腐蝕過程中會形成大量氫氣;而在堿性環境,會形成含碳酸鹽產物阻止降解。

  布魯尼克說:“流通池是一個很小實驗室,可模擬現實生活中生物腐蝕的現實。”下一步將微型實驗室中的合金樣品與活細胞放在一起,以更詳細地模擬人體內的腐蝕過程。(記者顧鋼)

  總編輯圈點

  無論是醫學,還是航空航天,抑或是信息科技,在我們能夠想到的科技領域中,材料都扮演著極其重要的角色。材料的強度、柔韌度、耐腐蝕性、電子遷移率、比表面積等等各種物理、化學、電學性質,默默影響著最終產品性能的實現或發揮,甚至起著決定勝負的作用。這也是為什么很多科學家在孜孜不倦地尋找更多新型材料,因為新的材料性能,意味著全新的可能,為新技術的實現提供了嶄新舞臺。

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