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Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金是课题组前期开发的一种新型可降解骨植入用镁合金,通过在合金中添加微量多元化Zn、Y、Nd、Zr元素,并经过挤压加工,镁合金的力学性能大大提高。作为生物医用材料,其生物安全性与生物功能性至关重要,需对其进行全面评价和分析。本论文对Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的体外降解性能及生物相容性进行了系统研究。采用电化学工作站、pH测量、离子浓度检测、失重实验、扫描电子显微镜及能谱分析(SEM&EDS)等分析了Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金在模拟体液(SBF)、模拟体液+10%胎牛血清(SBF+10%FBS)、DMEM/F12细胞培养基、?-MEM细胞培养基、无酚红MEM细胞培养基五种介质中的降解行为;通过体外细胞培养,采用MTT法、倒置相差显微镜观察等分析了合金对小鼠成纤维细胞(L929)、小鼠颅顶前骨细胞(MC3T3-E1)的细胞毒性、细胞黏附、细胞增殖影响,并通过ALP活性检测、钙化结节染色等研究了合金对骨髓间充质干细胞(BMSCs)向成骨细胞(OBs)诱导分化过程的影响。体外降解实验结果表明,Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金在介质中随着时间的延长逐渐发生降解,在SBF中浸泡10 d的平均降解速率为0.0932 mg/(cm2·h),在?-MEM、无酚红MEM、DMEM/F12细胞培养基中的降解非常缓慢,浸泡10d的平均降解速率分别约为0.013、0.013、0.016 mg/(cm2·h)。腐蚀介质成分的不同对合金的降解性能影响很大,在含有蛋白质、氨基酸的环境中合金的降解速率降低;由于不同的细胞培养基中含有不同的营养成分,这种微弱的差异也明显影响了合金的降解:合金在DMEM/F12(用于培养BMSCs细胞)中降解速率大于其在?-MEM(用于培养L929细胞)与无酚红MEM(用于细胞毒性试验)中的降解速率。细胞毒性结果显示,Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金浸提液对L929与MC3T3-E1两种细胞均未表现出毒性作用。在最初的浸泡过程中,pH值的升高是造成细胞死亡的根本原因。合金在培养液中短期(10 d)浸泡,释出的Mg2+及合金离子未对两种细胞产生毒性;在长期的浸泡后(60 d),浸泡液中金属离子累积到一定浓度,此时分析致细胞毒性的镁及合金离子浓度分别为,导致L929细胞存活率低于75%时的累积离子浓度为Mg2+:948-1580μg/ml,Zn2+:0.2304-0.384μg/ml,Y3+:0.0395-0.0658μg/ml,Nd3+:0.0448-0.0747μg/ml,Zr4+:0.0098-0.0164μg/ml,导致MC3T3-E1细胞存活率低于75%时的累积离子浓度为Mg2+:1580-2212μg/ml,Zn2+:0.384-0.538μg/ml,Y3+:0.0658-0.0921μg/ml,Nd3+:0.0747-0.105μg/ml,Zr4+:0.0164-0.0230μg/ml。细胞黏附实验结果显示,MC3T3-E1与L929均可在合金表面有一定的黏附;细胞增殖实验结果表明,在培养初期(1至3 d)及浓度较低(20~80%)时,合金浸提液明显刺激了L929的生长;在高浓度(100%,5 d)长期培养时,L929的生长受到了轻微抑制。ALP活性检测与钙化结节染色结果发现,Mg-Zn-Y-NdZr合金明显促进了干细胞向成骨细胞的分化过程,具有一定的成骨诱导性。综上所述,Mg-Zn-Y-Nd-Zr降解速率缓慢且其细胞相容性良好,可进行下一步的动物实验及临床实验。