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鎂合金為可降解金屬材料，近年來，相關研究主要集中于可降解血管支架及可降解骨科產品等[1]。鎂合金的降解行為直接影響這類產品的性能，因此降解行為的研究對于鎂合金材料至關重要。

GB/T 16886.9《醫療器械生物學評價 第9 部分：潛在降解產物的定性與定量框架》為材料降解產物的定性與定量研究提供了通用原則[2]。而GB/T16886.15《醫療器械生物學評價第 15 部分：金屬與合金降解產物的定性與定量》為金屬材料的降解研究提供了指南，本標準推薦了兩種試驗方法，即電化學試驗和浸泡試驗[3]。

其中浸泡試驗是將待研究樣品浸泡于浸泡介質中，一定時間后，采用測定樣品失重、對浸泡介質中各種離子成分進行分析及對樣品表面腐蝕情況進行觀測等手段對金屬材料的腐蝕情況進行評估。

除了標準中推薦的 0.9% 氯化鈉注射液及人工血漿，本研究還增加了PBS、細胞培養基及去離子水等浸泡介質。0.9%氯化鈉注射液是生物學評價中最常用的一種浸提介質，而人工血漿的選擇與鎂合金可應用于血管支架有關。

本研究選擇的模擬體液（SBF），實際上可稱為人工血漿，其主要離子成分和濃度與血漿相近[4]。PBS及細胞培養基也是生物學評價中常使用的浸提介質，而選擇去離子水可以研究沒有離子存在時鎂合金的降解情況。

1?材料與方法

1.1?材料與設備

耗材：AZ31 鎂合金管材，外徑 3.0 mm，內徑 2.8 mm，截成長1 cm 左右的小段備用。10 ml 的玻璃瓶、容量瓶、注射器針頭、鑷子等。

試劑：0.9%氯化鈉注射液（雙鶴）、PBS（Hyclone）、MEM細胞培養基（Corning）、去離子水、胎牛血清（天津康源）、氯化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、氯化鉀、磷酸氫二鉀、氯化鎂、鹽酸、氫氧化鈉、HEPES、氯化鈣、硫酸鈉、氧化鉻及硝酸銀，以上試劑均購自 Sigma 試劑公司。儀器：移液槍、烘箱、pH 計、磁力攪拌儀、天平、掃描電鏡

1.2?方法

SBF 配制：參考 AyakoOyane 的 SBF 配制方法[5]。CrO3-AgNO3溶 液 配 制：分 別配制200 g/L 的 CrO3和10 g/L的 AgNO3溶液，然后將兩種溶液按1:1的比例混合成CrO3-AgNO3溶液[6]。

實驗步驟：

（1）浸泡前對樣品進行精確稱重，并計算每個樣品的表面積。

（2）在浸泡前測量浸泡液的 pH。

（3）按表面積與浸泡液體積1 ：1的比例將樣品浸泡于玻璃瓶中，并確保樣品完全于浸泡介質中。由于鎂合金在浸泡過程中有氫氣產生，因此在玻璃瓶蓋上插入注射器針頭，確保內外壓力平衡。

（4）將加有樣品及浸泡液的玻璃瓶靜置于37 ℃烘箱中。

（5）在 1 d，3 d，7 d，將玻璃瓶取出，測量浸泡介質的 pH，然后取出樣品在 CrO3-AgNO3 溶液中放置1 min，再用去離子水反復沖洗，最后將樣品放入烘箱中烘干，并精確稱量浸泡后鎂合金質量。

（6）用掃描電鏡對樣品的表面進行觀察。

2?結果

2.1?失重率

樣品失重率（%）=（樣品浸泡前重量-樣品浸泡后重量）/樣品浸泡前重量×100%。在所有時間點，鎂合金在不同浸泡介質中的失重情況為NS>PBS>SBF>MEM>PW>MEM+。其中NS作為浸泡液時，鎂合金重量損失最大，也就是降解最快。見圖 1。

2.2?pH 變化

圖2為浸泡過程中浸泡介質的 pH 變化，NS 和 PBS 趨勢相近，SBF，MEM+ 和 MEM-趨勢相近。NS 和 PBS 這兩種浸泡液在1 d 時，pH 接近12，3 d 時超過12，7 d 時達到12.5左右。SBF，MEM+和 MEM-這3種浸泡液在1 d 時，pH 上升至9.5左右，3 d 時到達10左右，7 d 時 pH 相對3 d 時變化不大。

2.3?SEM 觀察

SEM 觀察顯示出的腐蝕情況與失重研究反映的情況一致，NS 浸泡時鎂合金腐蝕情況最嚴重，而在含血清的MEM+ 培養基中腐蝕最慢。見圖3。

3?討論

鎂合金浸泡于 PW 中時降解第二慢，可見當浸泡介質中僅增加氯化鈉成分時，鎂合金的降解速率大大加快，說明增加的離子成分對鎂合金的腐蝕起到加速作用。鎂合金腐蝕的化學方程為 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2。一般認為而當有Cl-存在時，發生如下反應：Mg(OH)2+2Cl-=MgCl2+2OH-，這一反應使鎂合金的腐蝕加速，從而導致降解加快[7]。

由不同介質中失重率比較還可看出，隨著浸泡液中成分逐漸增加，鎂合金降解速率隨之減慢。浸泡介質成分順序 為 PW<NS<PBS<SBF<MEM-<MEM+，PBS 比 NS 增 加 了H2PO4-和 HPO42-，在鎂合金腐蝕過程中，生成不易溶解的磷酸鹽，沉積在鎂合金表面，阻止鎂合金的繼續腐蝕。本研究還認為浸泡介質中有機成分可能對減緩鎂合金腐蝕作用更大。

根據圖 1，可以看出鎂合金在 SBF 中的失重率比PBS 低，而 SBF 除了無機離子成分比 PBS 多，還增加了HEPES 這種有機化合物作為緩沖物質。鎂合金在 MEM 中的失重率比在 SBF 中的失重率更低，而 MEM 中除了含有 SBF中所有無機離子成分，還有大量的氨基酸、維生素及其他有機物質。因此進一步說明有機成分的增加減緩鎂合金的腐蝕。而就 MEM 培養基而言，加與不加牛血清對鎂合金腐蝕的影響也很明顯，而血清中含有蛋白質、脂類、碳水化合物等天然大分子有機化合物。

這兩組浸泡液pH變化趨勢很大程度上受到浸泡介質的緩沖能力影響，SBF，MEM+和 MEM-這組緩沖能力顯然優于 NS 和 PBS。PW 在 0 d 和 1 d 時的 pH 異常，這是由于離子濃度過低，影響 pH 計電極的正常工作，隨著鎂合金表面逐漸腐蝕，離子濃度增加，3 d 時能穩定地測到 pH。本研究結果說明不同浸泡介質中鎂合金的腐蝕情況相差很大，其中以 0.9% 氯化鈉注射液作為浸泡介質時鎂合金腐蝕最嚴重，在加有血清的培養基中鎂合金的腐蝕最慢。Cl-能加快鎂合金的腐蝕，但隨著浸泡介質中離子成分增加，特別是有機成分增加，能明顯降低鎂合金的降解速率。