Mg-Zn-Ca合金的体外降解行为

兰伟伟; 于耀东; 黄棣; 陈维毅

doi:10.12307/2024.263

摘要：背景:鉴于人体复杂的生理环境,目前降解实验中使用的模拟生理体液种类繁多,因此分析Mg-Zn-Ca合金在不同模拟体液中的降解行为具有重要意义. 目的:研究Mg-Zn-Ca合金在不同模拟体液中的降解过程和性能变化,明确Ca含量和模拟体液种类对合金的影响. 方法:采用熔融挤压成型工艺制备含钙质量分数分别为0.2%,0.5%,1%的Mg-Zn-Ca合金,依次命名为Mg-Zn-0.2Ca、Mg-Zn-0.5Ca、Mg-Zn-1Ca合金,以Mg-Zn合金作为对照.将每种合金分别置于3种模拟体液(生理盐水、PBS和Hank's液)中,对合金降解过程中的形貌、成分变化、质量损失、pH值及力学性能等进行表征分析. 结果与结论:①随着降解时间的延长,4种合金表面生成了大量的纳米级片层和柱状结构,主要成分是MgO和Mg(OH)2,4种合金在生理盐水中的降解速度最快,在Hank's液中的降解速率最慢,在生理盐水中的降解速率快慢为:Mg-Zn<Mg-Zn-0.2Ca<Mg-Zn-0.5Ca<Mg-Zn-1Ca,在PBS和Hank's液中的降解速率快慢为:Mg-Zn<Mg-Zn-0.2Ca≈Mg-Zn-0.5Ca<Mg-Zn-1Ca;②随着降解时间的延长,4种合金都有一定的质量损失,其中在生理盐水中降解最快,在Hank's液和PBS中降解缓慢,并且在相同模拟体液中,随着合金中钙含量的增加,合金的腐蚀速率明显加快;③4种合金降解环境pH值的上升主要集中在1 d内,之后趋缓,在PBS中的pH值上升幅度较其他两种模拟体液大,并且在相同模拟体液中,随着合金中钙含量的增加,降解环境pH值上升显著;④在初始状态下,各Mg-Zn-Ca合金的弹性模量均高于Mg-Zn合金;置于模拟体液中后,随着降解时间的延长,4种合金的弹性模量均有所降低,其中在生理盐水中降低最明显;⑤结果显示,Ca加入改善了Mg-Zn合金的力学性能,少量Ca不会加快合金的降解速率,但过量Ca加快了合金的降解速率,降解过程中生理盐水模拟体液对合金力学强度的影响最显著.