目的：　　随着生物材料的不断更新及医学新技术的飞跃发展，镁作为具有特殊理化性能的新材料吸引了很多学者的注意力。镁是人类新陈代谢所需的物质之一，也是骨组织的重要组成部分。镁在人体内生理活动中起重要作用，但血清镁过高会引起肌肉麻痹，低血压，呼吸性窘迫。镁可以在短时间内降解，但在一定生理条件下镁腐蚀速度过快，引起局部氢气生成和pH值升高，同时材料结构也会破坏，导致严重的不良组织反应和机械性能的过早丧失。应用恰当的表面处理方法既可以调控镁及其合金的抗腐蚀性，常用的表面处理方法主要有采用等离子法，但是这些涂层本身不可降解，影响了镁合金可降解性的发挥。因此找到一种合适的表面处理方法对镁合金材料的开发具有重要意义。　　前期研究结果显示AZ31B镁合金植入早期阶段对动物是安全的，具有明显的诱导动物机体新骨生成的作用，但是镁合金快速降解产生的氢气和局部pH值过度升高影响了周围组织的正常愈合。为了改进其组织相容性和生物学活性，采用不同的化学方法将钙磷及氟作用于实验材料表面。本实验将经过低温化学表面氟涂层和钙磷涂层处理和未处理的AZ31B镁合金螺钉植入兔股骨和下颌骨，以钛合金为对照，对不同涂层处理的镁合金在体内的降解过程和特点进行观察和检测;研究不同镁合金表面处理后其对周围局部组织变化和成骨作用的影响;检测合金植入后BMP-2和Ⅰ型胶原的基因和蛋白表达情况，研究不同涂层处理的AZ31B镁合金的生物活性等三部分实验过程，为临床选择合适的镁合金表面处理技术提供理论基础，也为医用可降解镁合金材料的临床商业化推广提供实验支持。　　方法：　　1、实验动物　　健康成年雄性日本大耳白兔60只，随机分成A组无涂层处理的AZ31B镁合金螺钉组;F组氟表面处理的AZ31B镁合金螺钉组;T组钙磷表面处理的AZ31B镁合金螺钉组;B组钛(Ti)合金螺钉对照组，每组15只。每组观察时间分别为1周(1w)、2周(2w)、1个月(1m)、2个月(2m)、3个月(3m)。　　2、手术及术后处理　　将四组螺钉种植入兔股骨区和下颌骨区，消毒，缝合，进行分笼饲养。术后1周、2周、1个月、2个月、3个月处死实验动物，每次处死12只，进行相应部位的取材和处理。　　3、扫描电子显微镜(SEM)观察　　术后1周、2周、1个月、2个月、3个月时，取出兔子股骨区螺钉，观察降解情况。　　4、能谱分析检测(EDS)　　术后1周、2周、1个月、2个月、3个月应用能谱分析检测股骨区合金/骨组织界面元素构成。　　5、大体标本观察　　充分暴露手术部位，对1周、2周、1个月、2个月、3个月时的股骨区标本进行观察并用数码相机进行图像采集。　　6、硬组织切片观察　　将4％多聚甲醛固定的股骨标本，脱水，透明，包埋，打磨、抛光，切割，研磨，采用亚甲基蓝-碱性品红法进行染色观察，并采集图像。　　7、HE染色观察　　下颌骨区标本进行脱钙和HE染色　　8、免疫组织化学染色观察　　1个月、2个月、3个月时下颌骨区标本采用S-P法免疫组织化学染色，进行BMP-2，Ⅰ型胶原蛋白表达的检测。　　9、RT-PCR检测　　提取下颌骨区螺钉接触组织总RNA，进行逆转录、PCR扩增，观察BMP-2，Ⅰ型胶原mRNA的表达情况。　　结果：　　1、扫描电镜观察(SEM)　　扫描电镜结果显示，A组早期降解速度较快，降解表面粗糙，这表明镁合金在植入初期即开始降解。1个月和2个月可见层状降解层。F组和T组1个月时可见部分合金表面变形，覆盖一层降解产物，3个月时，合金-组织界面可见明显降解层，形态不规则。　　2、能谱分析检测(EDS)　　A组镁合金与骨组织界面主要成分有C，O，Na，Mg，P，Ca，Zn等元素。F组检测到的元素为C，O，Mg，Al，P，Ca，2个月、3个月时P和Ca含量逐渐增加，3个月时Mg含量增加。T组检测到C，O，Na，Mg，P，Ca等元素，2个月时P的含量下降，Mg元素的含量增加，3个月时C，O，Mg的含量增加。随着时间的增加，A组镁元素含量没有明显变化，随着涂层的降解F组和T组镁元素的含量逐渐增加。　　3、大体标本观察　　A组植入1个月时可见螺钉周围出现新生骨组织，出血且伴有缺损，并有局部炎症反应表现。3个月时，螺钉帽大部分已经被周围新生骨组织包裹。F组无明显炎症反应，骨组织逐渐增加，3个月时黑色涂层区全部消失，螺钉部分表面被新生骨组织包裹。T组局部无明显炎症反应，3个月时钙磷涂层基本消失，骨组织生成增加。B组各时间点间螺钉周围新生骨组织增生程度相近，均表现为轻度增生。　　4、硬组织切片观察　　A组可见1个月时与螺钉相邻的骨组织增厚，新骨生成显著提高。3个月时大量新生骨组织已完全包绕螺钉帽，而且螺钉表面降解明显，植入体/骨组织界面不连续。F组可见1个月时与螺钉相邻的骨组织轻度增生，3个月时新骨生成大量增加，可见骨皮质明显增厚，但植入体/骨组织界面仍连续。T组可见1个月时与螺钉相邻的骨组织增厚，中度增生，3个月时螺钉表面的降解程度与F组相近，植入体/骨组织界面基本保持连续。B组可见螺钉周围新骨组织轻度增生。3个月时螺钉外形清晰，植入体/骨组织界面连续一致。　　5、HE染色观察　　A组，在1周时可见纤维结缔组织中炎性细胞浸润。2周以后时可见局部出血，纤维结缔组织中炎性细胞浸润。F组，1周时镜下可见少量出血，局部有炎性细胞浸润。2个月时无出血、无炎症反应。3个月时镜下局部出血，无炎症反应表现。T组，1周和2周时局部镜下可见少量红细胞，无炎症反应。1个月时局部有少量，无炎症反应，。3个月时镜下无炎症反应表现，局部可见少量出血。B组早期局部有炎症反应，少量炎性细胞浸润。1个月时无明显炎症反应。　　A组在1周时可见骨小梁和毛细血管。2周时可见大量成纤维细胞，核深染的破骨细胞。3个月时可见成型骨板。F组1周、2周时，可见纤维结缔组织中散在新生骨组织。3个月时骨组织明显增加。T组1周、2周时可见成纤维细胞条带，2个月时可见部分相对成熟的骨组织，3个月时骨组织增加明显。B组2周时，局部镜下可见大量纤维结缔组织。3个月可见骨组织生成增加不明显。　　6、免疫组化染色观察　　A组BMP-2前期表达较高，主要表达在细胞浆。2个月、3个月时时可见被染成棕色的成骨细胞数增多，可见一些破骨细胞。T组和F组前期表达相对较低，逐渐增加，3个月时蛋白表达增加。B组BMP-2表达量增加不显著　　A组的Ⅰ型胶组织1个月时在成骨细胞胞浆内可见棕色的染色颗粒，随着时间增加颜色增强，2个月时可见分泌到细胞外基质的Ⅰ型胶原蛋白被染成棕色，3个月时可见胞浆被染成深棕色。T组和F组前期表达相对较低，逐渐增加，3个月时组织增加显著。B组Ⅰ型胶原的表达整体水平较低，随着时间的增加Ⅰ型胶原蛋白表达增多。　　7、RT-PCR检测　　各组的BMP-2mRNA相对表达量均表现为逐渐增加的趋势，1个月时A组表达量明显高于涂层组，3个月时表达最多。1个月时，F组和T组BMP-2mRNA表达较低，3个月时增加明显。　　A组随着时间的增加Ⅰ型胶原mRNA变化不如涂层组明显，1个月时Ⅰ型胶原mRNA表达量稍低于涂层组，3个月时表达水平明显低于其它两组。F组2个月时相对表达量有所增加，而3个月时其表达水平明显增加。T组Ⅰ型胶原mRNA水平随时间增加而增加，在1个月和2个月时稍高于F组，3个月时表达水平低于F组，高于A组。　　结论：　　1、未处理AZ31B镁合金植入物在体内早期就开始降解，速度较快。而钙磷涂层和氟涂层可以有效控制早期AZ31B镁合金的腐蚀速率，减少镁离子的释放。　　2、未处理的镁合金在降解过程中能够刺激成骨作用，但同时局部有溶骨现象发生，这会影响植入体的早期骨结合，不利于植入体稳定和固位。　　3、钙磷涂层和氟涂层都能够控制镁合金的降解，减少因过多镁离子释放所引起的不良组织反应，表现出良好的生物相容性和生物活性。　　4、植入早期，钙磷涂层对镁合金的降解调控作用及其表现的生物活性要优于氟涂层。　　5、未处理组的材料在体内降解产生碱性环境，能够有利于周围组织内BMP-2表达，进而引起局部的新骨生成和Ⅰ型胶原表达增加。但过量的BMP-2分泌会导致溶骨现象的发生。　　6、磷涂层和氟涂层在控制镁离子释放的同时，在基因和蛋白水平上都能够促进BMP-2和Ⅰ型胶原的表达，刺激局部新骨组织的生成，有利于早期成骨过程，表现出良好的生物活性。