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這種輕質金屬具有生物可吸收的巨大優勢，這與傳統的植入材料如不銹鋼、鈦或聚合物形成了鮮明對比。這使得從體內移除植入物的第二次手術變得沒有必要。除此之外，鎂還可以促進骨骼生長，從而積極促進骨折愈合。

然而，純鎂本身太軟，不適合在外科手術中使用，必須添加合金元素來增強它。這些通常是稀土元素，如釔或釹。然而，這些元素對人體來說是外來的，可以在植入物降解過程中積累在器官中，其后果目前尚不清楚。因此，它們尤其不適用于兒科手術。

實現了一個新的合金系列

因此，由Jorg F. Loffler教授領導的蘇黎世聯邦理工學院金屬物理與技術實驗室的研究人員開發出了一種新的合金系列，這種合金除了鎂之外，只含有合金元素鋅和鈣，其含量故意低于1%。

鋅和鈣就像鎂一樣具有生物相容性，可以被人體吸收。經過特殊的處理，新的合金會形成不同大小和密度的沉淀物，這些沉淀物是由這三種元素組成的。這些只有幾十納米大小的沉淀物對改善機械性能至關重要，并可能影響降解速度。

盡管有這些有前景的結果,一個重要因素仍然阻礙了鎂合金廣泛部署這些生物相容性在外科的應用:了解太少的機制通過這些材料在體內的降解在所謂的生理條件下,和可行的預測多久這樣的植入物將保持在人體是不可能的。

在納米尺度上監測變化

使用分析透射電子顯微鏡(TEM), Jorg Loffler和他的同事們瑪蒂娜Cihova和羅賓Schaublin已經詳細監控管理結構和化學變化在模擬生理條件下鎂合金在許多小時,幾秒鐘的時間尺度與幾納米到目前為止未覆蓋的決議。他們最近在《先進材料》雜志上發表了他們的研究結果。

在現代TEM技術的幫助下，由ETH的能力中心ScopeM提供，研究人員能夠記錄到一個迄今為止未觀察到的脫合金機制，該機制顯著地控制著鎂基體中沉淀的溶解。他們觀察到——實際上是實時的——鈣和鎂離子一旦接觸模擬體液就會從沉淀物中溶解，而鋅離子則保持穩定并積累。由此產生的沉淀化學成分的持續變化，被稱為脫合金，使其電化學活性發生動態變化，從而加速了鎂合金的整體降解。

利用尖端技術，ETH的研究人員能夠觀察到以前沒有記載的鎂合金脫合金機理。圖片來源:蘇黎世聯邦理工學院金屬

Loffler說:“這個發現推翻了一個流行的教條，即認為鎂合金中的沉淀物的化學成分保持不變?！敝暗募僭O導致了關于退化時間的錯誤預測。Jorg Loffler的博士生、該研究的第一作者Martina Cihova補充說:“我們報道的機制似乎是普遍適用的，我們預計它將出現在其他鎂合金和其他含有金屬間沉淀物的活性材料中。”

由于上述的新見解，現在有可能設計出能夠更好地預測和更精確地控制鎂合金在體內的降解速率的鎂合金?？紤]到鎂植入物在兒童體內的降解速度要比成人快得多，而且支架的降解速度要比骨板或螺釘慢得多，因此這是一個重要的進步?！巴ㄟ^收集作用腐蝕機制的詳細知識，我們已經朝著使鎂合金適應不同患者和醫療應用邁出了關鍵的一步，”Cihova評論道。為了進一步加強對腐蝕機理的理解，她的博士后研究現在將集中于體內鎂植入物的電子顯微鏡分析。

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