用于生物降解植入物应用的Gd添加Mg合金
Arun Kumar Surendran1,2, Jithu Jayaraj1,2, Rajinikanth Veerappan2,3
1Material Science and Technology Division, CSIR-National Institute for Interdisciplinary Science and Technology, Thiruvananthapuram, India.
概括
这项研究研究了具有不同/加多比率的合金,发现Mg-10Gd-1Zn-0.5Zr由于其独特的相位组成和保护性降解膜而表现出优越的机械强度和生物相容性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料工程 生物材料工程
- 金工业是金工业的一个方面.
背景情况:
- (Mg) 合金是生物医学应用的有希望的可生物降解材料.
- 控制合金成分,特别是 (Zn) 与加多 (Gd) 的比例,对于定制微观结构和性能至关重要.
- 了解二级相对机械和生物行为的影响,对于合金开发至关重要.
研究的目的:
- 研究不同Zn/Gd比对挤出Mg合金的微观结构,机械性能和体外/体内行为的影响.
- 为了确定最佳的合金组成,以提高强度,控制降解和生物相容性.
主要方法:
- 具有不同Zn/Gd比率的Mg合金的挤出:Mg-2Gd-2Zn-0.5Zr (Zn/Gd=1),Mg-2Gd-6Zn-0.5Zr (Zn/Gd=3),以及Mg-10Gd-1Zn-0.5Zr (Zn/Gd=0.1).这些合金中,Mg-2Gd-2Zn-0.5Zr (Zn/Gd=0.1),Mg-2Gd-6Zn-0.5Zr (Zn/Gd=0.3) 和Mg-10Gd-1Zn-0.5Zr (Zn/Gd=0.1) 的合金的合金是采用的.
- 微观结构和二次阶段的表征 (W, (Mg,Zn) 3Gd,LPSO,I).
- 评估机械性能 (收益强度,抗拉强度,延长).
- 细胞活力和增殖的体外评估.
- 在老鼠体内进行皮下植入1个月,以评估降解速度和毒性.
主要成果:
- Zn/Gd比率显著影响了二次相的类型和分布 (W, (Mg,Zn) 3Gd,LPSO,I).
- Mg-10Gd-1Zn-0.5Zr合金表现出优越的机械性能,其屈服强度为270MPa,拉伸强度为330MPa,延伸率为12%.
- 在Mg-10Gd-1Zn-0.5Zr的降解膜中存在氧化物 (Gd2O3),增强了耐腐蚀性,从而降低了生物降解率.
- Mg-10Gd-1Zn-0.5Zr在体外表现出细胞活力和增殖的改善,并且表现出低降解率 (0.35毫米/年),而不会在体内引起毒性.
结论:
- Zn/Gd比是决定Mg合金微观结构和性能的一个关键因素.
- Mg-10Gd-1Zn-0.5Zr合金提供了机械强度,可控生物降解性和生物相容性的优秀组合.
- 这种合金在生物医学植入物中具有很大的应用潜力,特别是在需要提高性能和安全的情况下.
