高纯镁材料制造无毒镁骨钉包覆以生物可吸收降解高分子材料
高纯镁材料制造无毒镁骨钉包覆以生物可吸收降解高分子材料
传统镁骨钉主要缺点在于「降解速度太快」,骨头增生还来不及,镁骨钉就已经降解消融。一般解决方式会对骨钉进行「合金化与表面处理」,台湾光钰科技公司自2014年起就与台湾金属中心合作进行试验,利用高纯镁材料制造无毒镁骨钉并「包覆生物可吸收降解高分子材料」的方式来减缓传统镁骨钉降解速率过快缺失,先后获得发明与实用新型专利。
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传统镁骨钉主要缺点在于「降解速度太快」,骨头增生还来不及,镁骨钉就已经降解消融。一般解决方式会对骨钉进行「合金化与表面处理」,台湾光钰科技公司自2014起就与台湾金属中心合作进行试验,利用高纯镁材料制造无毒镁骨钉并「包覆生物可吸收降解高分子材料」的方式来减缓传统镁骨钉降解速率过快缺失,先后获得发明与实用新型专利。

为解决降解速度过快的缺点,光钰公司利用合金化与表面处理技术,使用AZ31&ZK60镁合金植入纽西兰白兔股骨,进行动物试验。观察镁骨钉在植入兔子股骨后的每周情况,发现未处理组ZK60在植入后1~2周有明显气腔的表现,经表面处理的ZK60在植入2周也有类似情况,但在植入后第3周便逐渐趋缓,而未处理组ZK60气腔表现仍持扩大中,直至植入后5周气腔表现才逐渐改善。AZ31组在植入后较无显著气腔表现。

合金元素与表面处理的元素,如果要作为生医材料可能对人体有未知的影响,为了避免对这些未知的危害,光钰科技研究团队采用最单纯元素(高纯镁材料)来开发高强度镁骨钉,用以替代合金元素之骨钉,2015年光钰取得高纯镁高强度骨钉材料专利 

文献指出:纯镁骨钉不会对干细胞的分化能力有任何影响,且其细胞的增生速率远高于其他骨钉材料,更安全且有效(如图所示)。 但是开发高纯镁骨钉还有一大困难就是:降解速度太快,在使用上无法撑到骨骼生长完成时。

为了克服这一问题,光钰公司继续研发:以包覆生物可吸收降解高分子材料的方式来减缓其降解速率。生物可吸收降解高分子材料(PLA)能被人体所吸收并且没有毒性,是广泛应用的生医材料之一,也已经有商品化之骨钉、骨板于市面上流通。

比较这二项材料的优缺点:纯镁(Pure-Mg)的优点是:生物兼容性、强度高 ; 缺点:降解速率太快、降解周围呈碱性环境。聚乳酸(PLA)优点:生物兼容性、可利用3D打印制作 ; 缺点:降解速率太慢、强度较低、降解周围呈酸性环境。

去芜存菁后的「聚乳酸包覆纯镁骨钉」可得出以下优点:

1.皆对人体无毒且具有生物兼容性。

2. 延长降解时间。

3.降解中可使骨钉环境呈中性状态。

在制作技术上,光钰也在两岸取得不同的实用新型专利,我们使用超声波导头接合螺钉,并施以能量使其产生相变化而溶解嵌入组织。经实验进行纯镁酸碱度测试、镁离子与细胞共同培养,证实PLA包覆纯镁骨钉能减缓降解并且使镁金属增加骨钉强度,骨钉热传导试验也呈现均匀传导……。

欢迎生物医学界共同开发洽谈合作项目。

 

 

 

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