作者在体外和体内测定镁的降解速率和植入后的骨组织反应,如下图所示:
(A)术后0、1、2、8周大鼠股骨植入Mg的x线成像。(B) Mg三维重建成像。(C-D)大鼠股骨中段二维断层扫描图像。骨膜反应(箭头所示)由Mg的降解引起,随着后期降解速率的减慢,骨膜反应减少。(E) Mg植入组和对照组大鼠股骨的H&E染色。Mg植入组可见更多的骨形成,用红色圈和箭头标记。(F)通过CT成像分析Mg在体内的降解速率率。Mg金属(直径1.2 mm,长度25mm)在前2周的腐蚀速率比后6周高5倍(0.821±0.094 mm/yr(10%体积损失)vs.0.130±0.024 mm/yr(5%体积损失))。(G-H) Mg金属(直径1.2 mm,长度10mm)浸泡在细胞培养基(Dulbecco改良的培养基)中,然后置于CO2培养箱中,通过pH值和析氢测量进行体外降解测试。Mg在初始浸泡时间,介质pH值突然升高,氢气释放速度加快。
该文献结论:
在Mg金属植入体内的靠前的一段时间内要关注以及合理的控制Mg金属的释放速率,避免由于离子浓度过高导致的不良反应出现;Mg种植体的生物降解产物主要由Mg(OH)2、MgCO3和Mg3(PO4)2组成,其化学成分与天然骨中的钙化基质相似,可能是其诱导骨再生的一个原因。
MAGNEZIX螺钉是世界上第一个被批准用于植入的可降解镁合金骨螺钉,在2015年获得CE认证,在2019年获得新加坡上市许可。自获批以来,MAGNEZIX已在30多个国家的市场上投放了5万多枚植入物。Syntellix AG也在积极进入中国市场,目前已经通过了创新产品审批。
MAGNEZIX®植入物用于骨折和截骨后重建骨连续性,以及治疗假关节。目前主要用在跗骨和跖骨矫正(集中在拇外翻),以及治疗舟状骨骨折。通过专利检索发现,镁合金材料单一,只有一个合金体系,目前在中国有两项发明授权专利。从其中国专利可以看到MAGNEZIX®的组成成分为:
镁的重量百分比至少90%。含钕混合稀有金属的重量百分比为2.5至5%,钇的重量百分比为1.5至5%,锆的重量百分比为0.1至2.5% , 锌的重量百分比为0.01至0.8%,以及无法避免的杂质,其中,可能含有的杂质的量重量百分比不超过1% , 铝的重量百分比含量不超过 0.5%[3]。
文献研究相关内容较多,此处便不一一列举。感兴趣可以直接在官网中进行查阅。
通过其官网介绍可以了解到其Mg金属合金的一些基础性能,具体信息如下:
(1)与人体骨组织相似的力学性能,降解过程中pH值高达9.5,具有骨诱导性能,1 - 1.5年完全吸收;
(2)良好的力学性能以及降解性能,以匹配新生骨组织的力学性能;
镁基合金的生物降解性、生物相容性和类似于人类骨骼的力学性能,使其在生物医学领域成为有前景的应用材料,并逐渐开始临床尝试。
对于负重区域的应用,其最主要的局限仍是过快的体内降解速率,无法在一定时间内提供有效的力学支撑(如下图所示)。目前主要通过两种技术进行改进:1)表面涂层技术;2)添加合适的合金化金属。目前理想的降解控制方法仍在探索中。未来的研发趋势,或在能够根据不同的使用部位匹配合适的力学支撑时间及降解时间,镁金属的医疗应用将得到进一步扩展。
参考资料:
可降解镁金属骨科植入物注册审查指导原则-NMPA资料来源:Syntellix AG公司官网资料来源:专利名称:使用镁合金生产一种医用植入件的方法,申请号:201280043208.0WangJL, Xu JK, Hopkins C, Chow DH, Qin L. Biodegradable Magnesium-Based Implants inOrthopedics-A General Review and Perspectives. Adv Sci (Weinh). 2020 Feb28;7(8):1902443.
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作者:杜福崇
审核:晓柏
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