鄭玉峰教授課題組在可降解金屬方面取得新進(jìn)展

時(shí)間：2015-07-12 10:30  作者：  來(lái)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(bào)道了他們?cè)谛滦涂山到饨饘俨牧戏矫嫒〉玫淖钚卵芯窟M(jìn)展。

進(jìn)入21世紀(jì)，可降解金屬(Biodegradable Metals)由于其獨(dú)特的體內(nèi)可降解、無(wú)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(diǎn)，在歐美被譽(yù)為一類(lèi)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(guò)快，而可降解鐵降解速度過(guò)慢。

為解決此問(wèn)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(jì)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(yíng)養(yǎng)元素，植入人體的安全性有保障。同時(shí)，研究人員注意到，純鋅存在質(zhì)軟、性脆、力學(xué)強(qiáng)度低等不足，因此巧妙地通過(guò)添加人體必需營(yíng)養(yǎng)元素Mg、Ca和Sr元素，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出新型可降解鋅基合金，并通過(guò)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(shí)，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(qiáng)度和生物相容性， Zn-1X(Mg、Ca或Sr)植入物能夠在動(dòng)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(jìn)新骨生成。

近年來(lái)，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(guó)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?lài)?guó)際會(huì)議大會(huì)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(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文。

該研究得到國(guó)家973計(jì)劃、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)(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。