宁波市第十期“科技成果科普发布”活动邀请到中国兵器科学研究院宁波分院医工材料方向带头人刘辰副研究员，为大家带来一种革命性的生物材料——骨植入用可降解镁合金，揭秘其核心技术与独特优势。

在全球生物医用材料市场中，骨科植入材料类产品占比达37.5%，是需求量最大的一类。一直以来，骨科植入材料的研究和开发，是生物材料研究中非常活跃的领域，是一项全球性的热点。常见的骨科植入材料以钛合金、不锈钢为主，但不锈钢的硬度太强，重量太大，会影响患者的日常生活，而钛合金会对患者后续的影像学检查造成影响。更为重要的是，这两种材料都需要二次手术后取出，给患者造成很大的痛苦。

骨植入用可降解镁合金有望破解这些难题。“镁是一种对人体温和的元素，有很好的可吸收性和生物相容性，具有与骨接近的密度和弹性模量，可以实现体内降解，降解产物中含有钙、磷等元素，能够促进新生骨的形成，对骨组织愈合有利。”刘辰表示，与临床上使用的稀贵金属产品相比，镁及镁合金还具有资源丰富、价格低廉、生产工艺成熟等优势。

但任何一种材料都不是完美的，目前制约可降解镁合金骨科应用的最主要问题是降解速率过快，导致它在骨骼还没有愈合之前就降解完毕了。针对这一问题，刘辰所在的团队设计和研究了低稀土含量的Mg-Gd-Dy-Zr、Mg-Gd-Dy-Y-Zr等多元稀土镁合金，在满足力学性能的基础上，实现可降解材料的类均匀腐蚀，提高镁基金属的耐腐蚀性能，从而减缓降解的速度。此外，团队还开发了具有自主知识产权的短流程成型工艺超高纯镁体系，目前纯度可达99.997%，耐腐蚀性较市售的纯镁提高了一个数量级。

“我们希望在保证材料力学性能和耐腐蚀性能的前提下，赋予镁合金更好的生物医学功能。”刘辰表示，促成骨功能是可降解镁合金作为骨科植入材料应具备的首要生物医学功能。“为了增强促成骨功能，我们通过植入物不断降解产生的有益离子刺激周围骨组织再生，提供充足的血液供给，从而加速骨损伤的修复。”

为了加速产品落地，刘辰团队和李惠利医院骨科彭兆祥主任团队开展合作，原创性地研发了肩关节可降解镁合金锚钉。“针对不同规格的肩关节锚钉对镁合金强度和耐腐蚀性能的要求，我们选择了最为合适的几种进行应用，并且通过有限元计算，设计出可支持多种应用场景的锚钉螺纹结构，完成了镁合金锚钉结构优化设计、制备和性能评价。”刘辰表示。

刘辰透露，目前，肩关节可降解镁合金锚钉经过了大动物实验，并获得了良好的实验结果。“希望我们研发的产品能早日应用到临床，让患者获得稳定的内固定效果，并远离二次手术的伤害，实现高端医疗装备的自主可控，为老百姓的健康保驾护航。”