【摘 要】
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传统可降解高分子材料聚乳酸(PLA)的力学性能较差,降解产物呈酸性,在临床使用中出现了较多的问题,而作为新一代可降解医用植入材料,镁及镁合金的降解速率过快限制了它的发展。本文设计并制备了以Mg或Mg-Sn-Mn、PLA互相增强的镁合金/聚乳酸互穿结构复合材料,实现了Mg、Mg-Sn-Mn和聚乳酸的优势互补。文中通过浸泡实验和电化学实验研究了复合材料的降解性能;采用拉伸、弯曲等测试评价了材料的力学性
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传统可降解高分子材料聚乳酸(PLA)的力学性能较差,降解产物呈酸性,在临床使用中出现了较多的问题,而作为新一代可降解医用植入材料,镁及镁合金的降解速率过快限制了它的发展。本文设计并制备了以Mg或Mg-Sn-Mn、PLA互相增强的镁合金/聚乳酸互穿结构复合材料,实现了Mg、Mg-Sn-Mn和聚乳酸的优势互补。文中通过浸泡实验和电化学实验研究了复合材料的降解性能;采用拉伸、弯曲等测试评价了材料的力学性能,并研究了复合材料力学性能在模拟体液(SBF)中的变化规律,分析了镁及镁合金的参数(螺旋角、丝材直径)对复合材料力学性能的影响,评价了复合材料的抗菌性、血液相容性和细胞毒性。研究发现:镁含量为40%和50%的复合材料具有均匀的网络结构,腐蚀速率均匀缓慢,析氢量较少。SBF的p H值变化受镁含量的影响。复合材料中的镁降解时产生的碱性环境加速了聚乳酸的分解,降解产物中存在磷酸钙、Mg(OH)2等。较大的螺旋角有利于镁丝的纵向强化作用,120°螺旋角复合材料的力学性能优于90°和60°,拉伸强度和压缩强度分别为101.9 MPa和81.4 MPa。Φ0.25 mm、Φ0.38 mm、Φ0.54 mm Mg-Sn-Mn合金丝材强化作用优于Φ0.4 mm纯Mg,拉伸强度分别为111.3MPa、119.3 MPa和123.9 MPa,压缩强度为91.5 MPa、95.8 MPa和94.6 MPa。复合材料的界面结合强度会影响复合材料的力学性能。HF和Na OH表面处理使复合材料得到界面强化,界面强度、拉伸强度和压缩强度得到提升。在SBF模拟体液浸泡中前10天,复合材料的力学性能取决于镁丝的腐蚀情况,后4天取决于复合材料的界面结合强度。抗菌实验表明复合材料中的镁能够增加菌液的p H值,形成的碱性环境抑制了大肠杆菌和金葡萄球菌的生长。当镁含量为50%和60%时,复合材料具有较高的抗菌率(77.4%~87.1%和86.3%~94.0%)。镁含量为40%的复合材料抗菌率相对较低。复合材料的溶血率均低于5%(0.99~1.5%),可以满足医学上对生物医用材料溶血率要求。CCK法的实验结果表明复合材料浸提液对L-929细胞无细胞毒性。
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