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近年来镁合金作为可降解生物植入材料已经引起了各方面的重视,相关研究层出不穷,研究热点主要集中于对镁合金耐蚀性能和力学性能的提升。实际上,镁合金的低耐蚀性既是其作为可降解材料的基本性质,但降解过快又是限制其在临床应用的一大制约因素。众多学者对如何提高其耐蚀性提出了各种思路和方法,但对镁合金腐蚀之后的产物释放、结构完整性和力学性能变化及可能对人体的影响考虑较少。一方面,快速腐蚀会生成Mg2+、H2、OH-、腐蚀沉淀等,甚至材料以颗粒形式直接脱落,对受伤组织和人体健康造成影响。另一方面,人体或动物大多数时间处于自由活动状态,这会使植入材料受到各种拉伸、压缩、剪切、磨损等多种力的作用,可能使镁合金失效加快或断裂,造成二次骨折的危险。因此腐蚀造成的力学性能变化也必须得到重视。另外,镁合金生物材料目前主要作为骨科和心血管植入材料被研究,即受关注的是“治疗”作用。但实际上,镁也是日常生活中不可缺少的营养元素,大多数人每日镁摄入量严重不足但却并未引起广泛重视,能否利用镁的易降解性来获得镁离子,以弥补人们的日常摄镁不足,发挥镁的“保健”作用,将是一个非常有价值的研究课题。本课题分为3个部分。一是分析了常用的AZ系镁合金的腐蚀降解过程,考察降解对m-SBF的影响和合金力学性能变化。二是对四种镁合金在饮料中的溶解行为进行了探索,分析利用镁合金降解实现补镁的可行性。三是初步研究了不同镁摄入量对动物健康状态的影响,为后续研究提供了生物学相关的实验和数据支持。论文获得了以下主要结论:(1)在m-SBF模拟的人体循环环境下浸泡28天,Mg、AZ31、AZ91的质量损失率分别为:14.7%、16.1%、10.8%,压缩强度分别下降31.9%、51.6%和27.1%,其中AZ31下降最快。(2)纯Mg、AZ31、AZ91和Mg-1.0Ca合金在饮料中静置溶解过程中,溶解速度为:Mg-1.0Ca>Mg>AZ31>AZ91;四组镁合金在矿泉水、碳酸饮料和啤酒中,溶解速度:碳酸饮料>啤酒>矿泉水。在碳酸饮料和啤酒中,搅拌能轻微增加纯镁的溶解效率。(3)得到了在实现每日100mg补镁量时,四种镁合金(Mg、AZ31、AZ91和Mg-1.0Ca)的置放时间和所需饮料体积的对照关系;提出镁合金宜于设计成矿泉水的容器和碳酸饮料、啤酒的搅拌棒。(4)在小鼠的饮水中添加60mg/L的Mg2+,可使小鼠的肾脏、肝脏系数分别提高7%和15%,并且增加了心脏ATP酶的活性和减少肝脏MDA的数量,对健康有积极作用。但当镁饮水镁含量增至120mg/L,镁的作用减小。(5)在小鼠的饮水中添加60mg/L的Mg2+,小鼠的血镁、肝镁和肾镁浓度分别升高8.4%、11.6%和24.1%,但浓度达到120mg/L时,血镁、肝镁和肾镁浓度开始减少。(6)在斑马鱼饲料里添加600mg/kg的镁,提高了心脏ATP酶的活性和减少肝脏MDA的数量,增加了肌肉中的镁含量;但继续增加镁至1200mg/kg时ATP酶的活性下降,MDA的数量增多,肌肉镁含量减少。(7)镁减少了斑马鱼的产卵量,但提高了胚胎存活率,降低了幼鱼畸形率。