鄭玉峰教授課題組在可降解金屬方面取得新進展

時間：2015-07-12 10:30  作者：  來源：工學(xué)院

Scientific Reports最近刊發(fā)了北京大學(xué)工學(xué)院材料科學(xué)與工程系鄭玉峰教授課題組的研究論文“Development of biodegradable Zn-1X binary alloys with nutrient alloying elements Mg, Ca and Sr”，報道了他們在新型可降解金屬材料方面取得的最新研究進展。

進入21世紀(jì)，可降解金屬(Biodegradable Metals)由于其獨特的體內(nèi)可降解、無需二次手術(shù)取出等特性成為生物材料領(lǐng)域的研究熱點，在歐美被譽為一類革命性的金屬生物材料（Revolutionized metallic biomaterial）。然而，前期大量研究表明，可降解鎂合金降解速度過快，而可降解鐵降解速度過慢。

為解決此問題，鄭玉峰教授課題組提出以鋅為基的新型可降解金屬材料設(shè)計思路：基于元素鋅的化學(xué)活性介于鎂和鐵之間（Mg的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.37V、Fe的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.440V，而Zn的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.763V），可以初步推斷鋅的降解速率慢于鎂而快于鐵；更重要的是，鋅也是人體內(nèi)必不可少的與成骨相關(guān)的生命必需營養(yǎng)元素，植入人體的安全性有保障。同時，研究人員注意到，純鋅存在質(zhì)軟、性脆、力學(xué)強度低等不足，因此巧妙地通過添加人體必需營養(yǎng)元素Mg、Ca和Sr元素，設(shè)計和開發(fā)出新型可降解鋅基合金，并通過加工變形處理，改善其力學(xué)性能和脆性。在本文工作中，上述設(shè)想得到證實，相關(guān)的研究結(jié)果表明：Zn-1X(Mg、Ca或Sr)合金能夠顯著改善純鋅的力學(xué)強度和生物相容性， Zn-1X(Mg、Ca或Sr)植入物能夠在動物骨內(nèi)緩慢降解，并提供早期力學(xué)支撐，降解產(chǎn)物還能有效促進新骨生成。

近年來，鄭玉峰教授課題組在可降解金屬的研究工作上形成了一定的國際影響力，有7篇論文入選ESI高被引論文[Biomaterials 29 (2008) 1329-1344（被引444次）；Biomaterials 30 (2009) 484-498（被引349次）；Biomaterials 31 (2010) 1093-1103（被引118次）；Acta Biomater 7 (2011) 1880-1889（被引111次）；Mater Sci Eng R 77 (2014) 1-34（被引56次）；Acta Biomater 10 (2014) 544-556（被引17次）；Corros Sci 79 (2014) 69-82（被引16次）]。2011年起，鄭玉峰教授連續(xù)受邀擔(dān)任第三到第七屆可降解金屬國際會議大會四位主席之一，博士生顧雪楠的學(xué)位論文“鎂基材料的體液降解與生物相容性研究”入選2013 年全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文。

該研究得到國家973計劃、國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金重點項目、國家自然科學(xué)基金面上項目、國家自然科學(xué)基金委員會(NSFC)與香港研究資助局(RGC)聯(lián)合科研資助基金等的大力支持。文章第一作者為李華芳博士（2014年材料系畢業(yè)），合作者為香港中文大學(xué)秦嶺教授課題組。