新型骨植入Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的體外降解性能與生物相容性研究.pdf

1、Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金是課題組前期開發(fā)的一種新型可降解骨植入用鎂合金，通過在合金中添加微量多元化Zn、Y、Nd、Zr元素，并經過擠壓加工，鎂合金的力學性能大大提高。作為生物醫(yī)用材料，其生物安全性與生物功能性至關重要，需對其進行全面評價和分析。
　　本論文對 Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的體外降解性能及生物相容性進行了系統(tǒng)研究。采用電化學工作站、pH測量、離子濃度檢測、失重實驗、掃描電子顯微鏡及能譜分析（SEM&EDS）等

2、分析了 Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金在模擬體液（SBF）、模擬體液＋10％胎牛血清（SBF＋10%FBS）、DMEM/F12細胞培養(yǎng)基、?-MEM細胞培養(yǎng)基、無酚紅MEM細胞培養(yǎng)基五種介質中的降解行為；通過體外細胞培養(yǎng)，采用MTT法、倒置相差顯微鏡觀察等分析了合金對小鼠成纖維細胞（L929）、小鼠顱頂前骨細胞（MC3T3-E1）的細胞毒性、細胞黏附、細胞增殖影響，并通過 ALP活性檢測、鈣化結節(jié)染色等研究了合金對骨髓間充質干細胞（BM

3、SCs）向成骨細胞（OBs）誘導分化過程的影響。
　　體外降解實驗結果表明，Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金在介質中隨著時間的延長逐漸發(fā)生降解，在SBF中浸泡10 d的平均降解速率為0.0932 mg/(cm2?h)，在?-MEM、無酚紅MEM、DMEM/F12細胞培養(yǎng)基中的降解非常緩慢，浸泡10d的平均降解速率分別約為0.013、0.013、0.016 mg/(cm2?h)。腐蝕介質成分的不同對合金的降解性能影響很大，在含有蛋白質

4、、氨基酸的環(huán)境中合金的降解速率降低；由于不同的細胞培養(yǎng)基中含有不同的營養(yǎng)成分，這種微弱的差異也明顯影響了合金的降解：合金在DMEM/F12（用于培養(yǎng)BMSCs細胞）中降解速率大于其在?-MEM（用于培養(yǎng)L929細胞）與無酚紅MEM（用于細胞毒性試驗）中的降解速率。
　　細胞毒性結果顯示，Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金浸提液對L929與MC3T3-E1兩種細胞均未表現出毒性作用。在最初的浸泡過程中，pH值的升高是造成細胞死亡的根本原

5、因。合金在培養(yǎng)液中短期（10 d）浸泡，釋出的 Mg2+及合金離子未對兩種細胞產生毒性；在長期的浸泡后（60 d），浸泡液中金屬離子累積到一定濃度，此時分析致細胞毒性的鎂及合金離子濃度分別為，導致 L929細胞存活率低于75%時的累積離子濃度為Mg2+：948-1580μg/ml，Zn2+：0.2304-0.384μg/ml， Y3+：0.0395-0.0658μg/ml，Nd3+：0.0448-0.0747μg/ml，Zr4+：0.0

6、098-0.0164μg/ml，導致 MC3T3-E1細胞存活率低于75%時的累積離子濃度為 Mg2+：1580-2212μg/ml，Zn2+：0.384-0.538μg/ml，Y3+：0.0658-0.0921μg/ml，Nd3+：0.0747-0.105μg/ml，Zr4+：0.0164-0.0230μg/ml。
　　細胞黏附實驗結果顯示，MC3T3-E1與L929均可在合金表面有一定的黏附；細胞增殖實驗結果表明，在培養(yǎng)初期（