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抗菌鎂合金和鎂合金表面抗菌涂層研究進展

來自: ActaMetallurgicaSinicaE 收藏邀請

題目：抗菌鎂合金和鎂合金表面抗菌涂層研究進展

第一作者：邵陽

通訊作者：曾榮昌

通訊單位：山東科技大學材料科學與工程學院

主要內(nèi)容

生物醫(yī)用鎂合金作為可生物吸收的輕金屬，已顯示出作為骨替代植入物的巨大臨床潛力。然而由細菌引起的感染發(fā)炎問題一直是植入物失效的主要原因之一。尋求合適的方法以提高鎂合金的抗菌性能不僅可以提高植入成功率，減輕患者生理負擔和經(jīng)濟負擔，還對整個社會的醫(yī)療健康體系具有重要意義。

文章主要概括了提升鎂合金抗菌性能常見策略：在鎂合金中添加抗菌元素以及制備鎂合金表面抗菌涂層。銀、銅、鋅等金屬離子均具有較強的抗菌性能。鎂合金合金化可添加這些抗菌元素，通過腐蝕降解釋放抗菌金屬離子以達到抗菌的目的。

文中還討論了金屬離子的抗菌機理。其中，銀離子、銅離子屬于接觸式抗菌。其抗菌功能主要是通過破壞細菌細胞壁、細胞膜，使其喪失完整性，并且與其遺傳物質(zhì)結合來實現(xiàn)的。

此外，在鎂合金表面抗菌涂層部分，文章討論了各種抗菌劑與表面改性技術的結合。例如，將抗生素與層層組裝技術相結合，將金屬抗菌離子與微弧氧化技術相結合等。然而，諸多抗菌劑與表面改性技術的結合并非隨心所欲，抗菌劑的用量也不是越多越好。在提升抗菌性能的同時，也要兼顧其耐蝕性、生物相容性等等。這些都是可降解鎂合金所必不可少的性能。

這篇綜述概括了多種抗菌鎂合金以及鎂合金表面抗菌涂層，討論了抗菌劑的抗菌機理，提出了可降解鎂合金在生物醫(yī)用領域所面臨的挑戰(zhàn)。在當下抗擊新冠肺炎疫情的大背景下，醫(yī)療衛(wèi)生安全更應該受到關注。現(xiàn)有的抗菌劑在殺死細菌的同時對人體也存有潛在風險，并且現(xiàn)如今抗生素濫用現(xiàn)象嚴重，許多細菌都產(chǎn)生了一定程度的耐藥性。或許未來研究中，從天然動植物中提取糖類、氨基酸、多肽制備成天然抗菌材料可以解決生物相容性的問題。值得關注的是，通過構建微納尺度抗菌表面可以減少細菌物理性粘附，從而不通過使用抗生素、抗菌金屬達到物理抗菌的目的。

人類與微生物關系相當密切，休戚與共。益生菌給人類帶來健康，有害細菌則給人類帶來疾病與瘟疫、災難與打擊。同時，也讓人類學會更深入地認識自然界，促進人類利用更先進的技術武裝自己。“物競天擇，適者生存”。抗生素的發(fā)明與利用，細菌病毒的變異或耐藥性等都是人類與微生物相互競爭、相互進步的結果。人類抗菌的意義不在于消滅細菌，也難以消滅細菌，而是在于認識細菌，以適應細菌在自然界的存在，適應人與細菌的競爭關系，科學地阻斷有害細菌傳播途徑、采用高效低成本策略和全民愛國衛(wèi)生行動。作者希望讀者能從文中找到合適的抗菌思路應用到鎂合金上，擴大生物醫(yī)用鎂合金的應用范圍，造福患者。

圖1 銀離子抗菌機理

圖2 銅離子抗菌機理

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