《Journal of Materials Science & Technology》发表北航医工新成果

---应力对高纯镁在骨环境中降解行为的影响研究

高纯镁具有更接近人骨的弹性模量并可完全降解，具有促进骨修复再生作用而备受关注。北京航空航天大学樊瑜波教授/王丽珍教授团队前期研究发现应力会影响高纯镁降解行为并影响骨重建，且不同植入位置影响高纯镁基植入体在体的降解动力学行为（Journal of Biomechanics, 2018, 74:98-105；Acta Biomaterialia, 2019, 83:477-486；Applied Materials Today, 2023, 32: 101793）。近日，团队在上述基础上进一步探索了应力对高纯镁在骨环境中降解动力学行为的影响，该成果于9月12日在生物材料领域权威期刊《Journal of Materials Science & Technology》（IF=10.9）在线发表题为“Effect of Mechanical Stresses on Degradation Behavior of High-Purity Magnesium in Bone Environments”研究工作（ J Mater Sci Technol, 171, 252-261）。

该研究创新了在体加载装置并首次定量分析了拉应力和压应力对高纯镁在体内骨环境中降解行为，探索了高纯镁周围骨组织重建与再生状况。

图1 研究工作概述

拉应力会增加高纯镁在体内和体外的体积损失速率，相比于体外环境，高纯镁在体内的降解对应力因素更为敏感，但这种敏感性随着腐蚀时间的增加而减弱。高纯镁的体积损失速率与施加的应力和降解时间呈多元线性关系。与应力组相比，无应力组中高纯镁周围骨组织的体积较大，并且随着植入时间的增加而更为显著。以上结果可为优化设计高纯镁基骨植入体以实现植入体降解速率和周围骨组织再生速率之间的平衡提供重要参考，服务于我国骨科植入医疗器械自主创新。

图2 加载装置示意图

图3 应力作用下高纯镁样本在体外、体内浸泡/植入不同阶段体积损失率

图4 应力作用下高纯镁样本植入体内后植入体周围骨组织再生状态

该论文通讯作者为北京航空航天大学生物与医学工程学院樊瑜波教授及王丽珍教授，第一作者为北京航空航天大学医学科学与工程学院姚艳助理教授。该研究受国家自然科学基金项目（Nos. 12172034, U20A20390）等资助。

文章来源：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.07.043