《促進骨癒合的可降解鎂合金力-化調控機理研究》是依託天津大學，由高紅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：促進骨癒合的可降解鎂合金力-化調控機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高紅
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題通過探討力學、生化學信號調控鎂合金疲勞降解性能及生物活性的機理，旨在解決鎂合金修復骨缺損所面臨的降解速度過快、與骨癒合不匹配及強韌性低等問題。以ZEK100鎂合金為實驗對象，研究不同預載荷對降解過程中鎂合金的變形機制及疲勞力學性能的影響，獲得綜合力學性能改善的鎂合金材料；基於該材料，採用層層自組裝技術，製備力生長因子MGF改性鎂合金材料，通過體內和體外實驗，研究其降解可控性、生物活性及服役壽命，分析MGF對骨組織癒合的影響機理；建立MGF改性鎂合金的疲勞降解壽命預測模型，用於對鎂合金植入體內服役壽命的預測。總結預載荷和MGF改性層對骨損傷癒合及鎂合金降解的影響規律，進而評價MGF改性鎂合金骨修復材料的骨修復能力。此研究對於鎂合金的臨床套用具有重要價值，可以促進骨的基礎醫學發展和臨床治療方法的改進。
結題摘要
鎂合金具有良好的生物相容性、力學承載能力和可降解性能，在生物醫學方面受到廣泛關注。但鎂合金腐蝕速率過快限制了它的套用，因而開發新型生物鎂合金材料顯得尤為重要。項目取得如下重要成果：（1）採用不同方式的預應變調控鎂合金的孿晶織構，分析了不同的孿晶調控織構對鎂合金的腐蝕及力學行為的影響。結果表明，預壓縮、預扭轉獲得的預孿晶具有相似之處，都能夠通過促進循環變形中的孿生-退孿生行為來提高合金的循環承載能力。並且這種預孿晶能夠提高表面腐蝕的均勻性，從而提高鎂合金低應力幅值下的抗腐蝕疲勞性能。表面機械研磨處理可以通過抑制表面疲勞裂紋的萌生顯著提高鎂合金的疲勞壽命，即使在腐蝕環境下表面機械研磨處理鎂合金的疲勞裂紋依舊在材料內部萌生。高壓扭轉處理產生的超細孿晶組織則可以大幅提高鎂合金抗腐蝕特性，使鎂合金表現出均勻腐蝕的特點。（2）通過層層自組裝技術用力生長因子對ZEK100鎂合金進行表面改性，研究了力生長因子改性鎂合金的體內外降解性能，生物相容性和對骨癒合效果的影響。結果表明，力生長因子塗層能夠有效地抑制鎂合金的體外降解，並保持與人體骨骼相似的彈性模量。力生長因子改性鎂合金並未引起植入部位的炎症，具有良好的生物相容性。在生物植入期間，力生長因子表面改性不僅抑制了鎂合金的快速降解，還能促進骨骼的生長癒合。（3）基於不同腐蝕時間下的疲勞壽命數據建立了兩種壽命預測模型。通過將Broberg損傷規律引入到PSD模型中提出了一種可用於預測鎂合金的腐蝕棘輪疲勞壽命。另外，通過引入腐蝕影響因子c獲得了一個修正的FP壽命預測模型，該模型能夠有效預測ZEK100鎂合金浸泡在PBS溶液中的腐蝕疲勞壽命。力學調控和表面改性鎂合金研究能夠促進新型生物鎂合金的開發，腐蝕疲勞壽命預測方法的研究能夠推動鎂合金的臨床套用，對骨科植入醫學領域的發展有重要意義。
