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基本信息

項(xiàng)目名稱：
MgZnCa金屬玻璃的性能研究
小類：
能源化工
簡介：
通過高頻電磁感應(yīng)加熱爐熔煉吸鑄的方法獲得MgZnCa合金材料，對(duì)獲得的試樣進(jìn)行XRD檢測發(fā)現(xiàn)，不同成分的兩個(gè)試樣，一個(gè)部分晶化一個(gè)為完全的非晶；對(duì)這兩個(gè)試樣進(jìn)一步進(jìn)行壓縮測試，發(fā)現(xiàn)非晶的抗壓強(qiáng)度較高，力學(xué)性能較好,在人體中可以起一定的支撐能力。電化學(xué)腐蝕測試表明，Mg65Zn30Ca5（x=5）金屬玻璃的性能優(yōu)良，與人體骨骼各方面相似，具有生物相容性。
詳細(xì)介紹：
腐蝕是我們經(jīng)常遇到的不良現(xiàn)象。尤其是在生物技術(shù)上的應(yīng)用領(lǐng)域, 植入物的生物腐蝕是很重要的研究課題。要解決這個(gè)問題不僅需要進(jìn)行移植物的調(diào)查，同樣要設(shè)法避免永久性移植物的負(fù)面影響。這篇文章通過高頻電磁感應(yīng)加熱爐熔煉吸鑄的方法獲得MgZnCa合金材料，XRD檢測發(fā)現(xiàn)，不同成分的兩個(gè)試樣，一個(gè)部分晶化一個(gè)為完全的非晶；對(duì)這兩個(gè)試樣進(jìn)一步進(jìn)行壓縮測試，發(fā)現(xiàn)非晶的抗壓強(qiáng)度較高，力學(xué)性能較好,在人體中可以起一定的支撐能力。電化學(xué)腐蝕測試表明，Mg65Zn30Ca5（x=5）金屬玻璃的性能優(yōu)良，與人體骨骼各方面相似，具有生物相容性。這同時(shí)也說明鎂是一種很有吸引性的生物材料。 治療心血管疾病，鐵、鎂合金是可能的候選合金。而鐵腐蝕非常緩慢，鎂合金在人體體液中有適當(dāng)?shù)母g速率。鎂具有和人的骨骼類似的彈性模量，鎂鋅鈣合金具有良好的生物相容性，這使它在醫(yī)學(xué)方面有特別有趣的應(yīng)用。通過對(duì)豬腹部外腔壁和腔內(nèi)兩種組織類型進(jìn)行研究，我們已經(jīng)確認(rèn)了具有生物相容性的移植物鎂材料，它在動(dòng)物體內(nèi)可以被溶解，并且在體內(nèi)和體外的降解中只產(chǎn)生了少量的氫氣。鎂基金屬玻璃的植入大大減少了氫氣的產(chǎn)生，這是世界上第一個(gè)這樣的研究報(bào)告，預(yù)示著在鎂的生物相容性移植物上的有意義的進(jìn)步。在合金連接中可看到足夠的組織愈合性和高的機(jī)械強(qiáng)度，我們研究的富鋅的Mg60+xZn35-xCa5合金是生物相容性移植物中很好的備選材料。如果可以的話我們可以應(yīng)用此非晶合金解決人體心血管堵塞問題。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

要解決生物技術(shù)上的腐蝕問題不僅需要進(jìn)行移植物的調(diào)查，同樣要設(shè)法避免永久性移植物的負(fù)面影響。這篇文章說明鎂是一種很有吸引性的生物材料，但它的腐蝕伴隨著氫氣的產(chǎn)生。如何避免或減少氫氣的產(chǎn)生是很重要的內(nèi)容。 通過熔化Mg60+xZn35-xCa5合金并吸鑄出鎂鋅鈣試樣。對(duì)其進(jìn)行XRD、電化學(xué)測試來解釋Zn的腐蝕行為等分析發(fā)現(xiàn)性能優(yōu)良，與人體骨骼各方面相似，具有生物相容性。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

鐵、鎂合金是可能的候選合金，用于治療心血管疾病。而鐵腐蝕非常緩慢，鎂合金在人體體液中有適當(dāng)?shù)母g速率。鎂具有和人的骨骼類似的彈性模量，鎂鋅鈣合金具有良好的生物相容性，這使它在醫(yī)學(xué)方面有特別有趣的應(yīng)用。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

我們已經(jīng)確認(rèn)了具有生物相容性的移植物鎂材料，它在動(dòng)物體內(nèi)可以被溶解，并且在體內(nèi)和體外的降解中只產(chǎn)生了少量的氫氣。鎂基金屬玻璃的植入減少了氫氣的產(chǎn)生，這是世界上第一個(gè)這樣的報(bào)告，預(yù)示著在鎂的生物相容性移植物上的有意義的進(jìn)步。在合金連接中可看到組織愈合性和高的機(jī)械強(qiáng)度，富鋅的Mg60+xZn35-xCa5合金是很好的備選材料。可以的話我們能應(yīng)用此非晶合金解決人體心血管堵塞問題。

學(xué)術(shù)論文摘要

通過對(duì)豬腹部外腔壁和腔內(nèi)兩種組織類型進(jìn)行研究，我們已經(jīng)確認(rèn)了具有生物相容性的移植物鎂材料，它在動(dòng)物體內(nèi)可以被溶解，并且在體內(nèi)和體外的降解中只產(chǎn)生了少量的氫氣。鎂基金屬玻璃的植入大大減少了氫氣的產(chǎn)生，這是世界上第一個(gè)這樣的研究報(bào)告，預(yù)示著在鎂的生物相容性移植物上的有意義的進(jìn)步。在合金連接中可看到足夠的組織愈合性和高的機(jī)械強(qiáng)度，我們研究的富鋅的Mg60+xZn35-xCa5合金是生物相容性移植物中很好的備選材料。如果可以的話我們可以應(yīng)用此非晶合金解決人體心血管堵塞問題。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

目前已應(yīng)用于臨床的醫(yī)用金屬植入材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金三大類,均為生物惰性材料。經(jīng)過臨床應(yīng)用，上述醫(yī)用金屬材料均顯現(xiàn)了一些弊端，如材料在體內(nèi)摩擦產(chǎn)生磨屑以及在體液環(huán)境中腐蝕產(chǎn)生可溶性離子。這些磨屑以及可溶性離子會(huì)產(chǎn)生一定的生物毒性，造成局部過敏反應(yīng)或者炎癥，甚至導(dǎo)致植入失敗。力學(xué)性能特別是彈性模量不能與人骨組織相匹配，如不銹鋼的彈性模量約為200GPa，鈦合金約為100GPa，而人骨的彈性模量只有10-30GPa，這樣會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力遮擋效應(yīng)，導(dǎo)致愈合遲緩，甚至植入失敗。此外，這些醫(yī)用金屬材料均為不可降解材料，對(duì)于短期植入材料，在人體自身機(jī)能恢復(fù)之后，須通過再次手術(shù)取出，增加了患者的痛苦及醫(yī)療費(fèi)用負(fù)擔(dān)。 Witte等研究了開孔AZ91鎂合金骨修復(fù)支架材料的生物相容性。研究表明，鎂的降解對(duì)周圍骨組織不造成任何有害影響，且在植入物周圍的骨細(xì)胞增殖更為明顯。但同時(shí)指出，鎂作為骨修復(fù)材料存在降解過快的問題，在骨再生的初期不能提供足夠的力學(xué)強(qiáng)度，需要進(jìn)一步改善其耐腐蝕性能。Reifenrath等的研究同樣證明了鎂合金骨修復(fù)材料具有良好的生物相容性，耐蝕性能需要進(jìn)一步改進(jìn)。Wen等研究了不同孔隙率和孔徑對(duì)多孔鎂合金力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著孔隙率和孔徑的增加，材料的楊氏模量及屈服強(qiáng)度均下降，當(dāng)孔隙率為35%、孔徑為70μm時(shí)，楊氏模量為1.3GPa，屈服強(qiáng)度保持在16MPa，與人體骨骼的力學(xué)性能最為相近。 . 　 國外研究者在鎂合金支架研究方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展, Waksman等把鎂合金支架和不銹鋼支架同時(shí)植入到豬動(dòng)脈中，研究鎂合金支架對(duì)豬動(dòng)脈內(nèi)膜形成的長期影響，結(jié)果，表明鎂合金支架的植入是安全和有效的；Mario等把由WE43制成的LektonMagic鎂合金支架植入到豬動(dòng)脈中,發(fā)現(xiàn)支架的植入降低了平滑肌細(xì)胞生長的同時(shí)提高了內(nèi)皮化；Heublein等把20個(gè)AE21的鎂合金支架植入到11頭豬的動(dòng)脈中，研究了鎂合金支架完全降解所需要的時(shí)間以及支架的生物相容性。 MgZnCa金屬玻璃在動(dòng)物體內(nèi)可以被溶解，并且在體內(nèi)和體外的降解中只產(chǎn)生了少量的氫氣，具有比合金更好的性能。鎂基金屬玻璃的植入大大減少了氫氣的產(chǎn)生，這是這個(gè)世界上第一個(gè)這樣的研究報(bào)告，預(yù)示了在鎂的生物相容性移植物上的一個(gè)有意義的進(jìn)步。目前國內(nèi)只有部分鎂基非晶玻璃的報(bào)道。
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