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可降解镁合金作为医用骨植入材料具有十足的优势和巨大的潜在发展空间。镁锂基合金作为超轻量合金在一定条件下表现出良好的合金植入物所需性能,且镁、锂元素均对肿瘤细胞有抑制作用。因此,可将镁锂合金应用于骨植入材料使之在起支撑作用的同时达到抑制肿瘤细胞的效果。本课题选择常用的Mg-xLi-Zn系列合金(x=3wt.%,6wt.%,9wt.%),研究不同元素及含量对合金组织和性能的影响,并对合金的生物安全功能性进行评价。本文通过OM、SEM、XRD等手段对合金的显微组织和相组成进行测试分析,研究元素含量对合金组织及物相组成的影响;通过电化学实验、浸泡实验等,采用SEM&EDS、XPS、pH检测、离子浓度测定等手段,研究Mg-xLi-Zn合金分别在模拟体液和适合细胞生长的α-MEM完全培养基中的降解行为;通过细胞培养(人骨肉瘤MG-63细胞、成骨MC3T3细胞),利用MTT法、荧光染色法研究合金对两种细胞的细胞毒性和细胞增殖的影响,并通过ALP活性检测和Annexin V-FITC/PI法研究合金对细胞的分化及凋亡作用,为镁锂基合金应用于骨植入提供理论基础。显微组织分析结果显示在Mg-xLi-Zn合金中,随着锂含量的增加,合金显微组织由分布不均匀的粗大枝晶→基体+均匀分布针状相→枝晶伴随少量析出相;合金的相组成则发生单一α-Mg相→α-Mg+β-Li双相结构→β-Li相的变化;微观组织和相组成的变化使得合金的力学性能发生相应的改变。体外降解实验结果显示,随着合金在浸泡介质中的时间的延长,合金发生不同程度的逐步降解,在降解的过程中浸泡介质的pH值随时间的延长逐渐升高,浸泡7d后pH值由初始的7.4升高至9.5;其中Li含量为9wt%的合金腐蚀最为严重出现明显的腐蚀深坑,腐蚀产物为层片状并不断脱落;合金在SBF和α-MEM完全培养基中的降解情况有所差异,相比之下合金在SBF中降解迅速,pH值增长迅速,而合金在α-MEM完全培养基中因其有蛋白质等存在使得合金降解速率略有降低,pH值增长也减慢。细胞实验表明,合金在短期浸泡时所得浸提液对MG-63和MC3T3两种细胞均无细胞毒性,随着浸泡时间的延长浸提液中合金元素不断释出积累,当合金中的Li+含量积累至8.9mmol/L时,开始对MG-63细胞产生毒性作用且随培养时间的延长毒性作用加剧,同时伴随着细胞中ALP活性降低和细胞开始出现凋亡;而合金浸提液在浸泡7d的时间范围内对MC3T3细胞无毒性作用,不影响MC3T3细胞的正常生长且在Li~+含量在5mmol/L以下的范围内对细胞中ALP活性具有促进作用。