發(fā)布日期：2019-11-11
科技日報北京11月10日電 （記者顧鋼）德國科學(xué)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(wěn)定性，并在人體內(nèi)的降解程度可控，不會導(dǎo)致人體組織損傷。
在骨頭破裂的地方，醫(yī)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(xué)性能上非常穩(wěn)定，但如果要拆卸就必須再次手術(shù)；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(lián)邦材料測試研究所利用鎂開發(fā)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(shù)，降低感染風(fēng)險并節(jié)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(chǎn)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(fā)新的植入物，人體組織液至關(guān)重要。但組織液的酸度比血液的酸度變化復(fù)雜得多。根據(jù)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(xiàn)實的預(yù)測，布魯尼克開發(fā)了模擬人體PH調(diào)節(jié)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(xiàn)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(nèi)進行緩慢、受控的降解，不會形成氣泡。布魯尼克解釋說，根據(jù)組織的酸度，反應(yīng)會有所不同。在弱酸性環(huán)境中，鎂腐蝕過程中會形成大量氫氣；而在堿性環(huán)境，會形成含碳酸鹽產(chǎn)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(xiàn)實生活中生物腐蝕的現(xiàn)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(nèi)的腐蝕過程。
總編輯圈點
無論是醫(yī)學(xué)，還是航空航天，抑或是信息科技，在我們能夠想到的科技領(lǐng)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(xué)、電學(xué)性質(zhì)，默默影響著最終產(chǎn)品性能的實現(xiàn)或發(fā)揮，甚至起著決定勝負的作用。這也是為什么很多科學(xué)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(shù)的實現(xiàn)提供了嶄新舞臺。
來源：科技日報
