生物醫(yī)用鋅基合金的研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述鋅也是人類自遠(yuǎn)古時就知道其化合物的元素之一。鋅礦石和銅熔化制得合金——銅，早為古代人們所利用。但金屬狀鋅的獲得比銅、鐵、錫、鉛要晚得多，一般認(rèn)為這是由于碳和鋅礦共熱時，溫度很快高達(dá)1000℃以上，而金屬鋅的沸點是906℃，故鋅即成為蒸氣狀態(tài)，隨煙散失，不易為古代人們所察覺，只有當(dāng)人們掌握了冷凝氣體的方法后，單質(zhì)鋅才有可能被取得。世界上最早發(fā)現(xiàn)并使用鋅的是中國，在10~11世紀(jì)中國是首先大規(guī)模生產(chǎn)鋅的國家。明朝末年宋應(yīng)星所著的《天工開物》一書中有世界上最早的關(guān)于煉鋅技術(shù)的記載。1750～1850年人們已開始用氧化鋅和硫化鋅來治病。1869年Raulin發(fā)現(xiàn)鋅存在于生活機(jī)體中，并為生活機(jī)體所必需。1963年報告了人體的鋅缺乏病，于是鋅開始列為人體必需營養(yǎng)素。鋅的生產(chǎn)過程非常簡單，將爐甘石（即菱鋅礦石）裝滿在陶罐內(nèi)密封，堆成錐形，罐與罐之間的空隙用木炭填充，將罐打破，就可以得到提取出來的金屬鋅錠。如今可降解鋅合金研究剛剛起步鋅被描述為“二十一世紀(jì)的鈣”?；阡\的可降解生物材料因其固有的生理相關(guān)性，生物相容性，生物降解性和促再生特性而近來出現(xiàn)。鋅基生物材料主要包括：金屬鋅合金，鋅陶瓷納米材料和鋅金屬有機(jī)骨架（MOF）。金屬鋅植入物會以所需的速率降解，與局部組織的愈合速度相匹配，并刺激新組織的重塑和形成。鋅陶瓷納米材料由于其納米結(jié)構(gòu)和抗菌特性，也對組織工程和治療有益。MOF具有較大的表面積，并且易于功能化，使其成為藥物輸送和癌癥治療的理想選擇。ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[\o"Su,2019#22"6]目前鋅基合金處于最初的“炒菜式”合金化設(shè)計階段，所處的階段與多年前可降解鎂合金的研究起步階段完全類似.除超過十篇文章是關(guān)于在鋅中加入合金化元素Mg外，其他的文章多為將某一個元素加入鋅制成二元合金的零星報導(dǎo)（分別涉及Ca、Sr、Li、Cu、Ag、Mn、Al、Zr、Fe、Ge元素，每種元素有1-3篇文章報導(dǎo)），三元及四元等其他多元的鋅合金還鮮有人研究并沒應(yīng)形成完整的規(guī)?；蛘唧w系。目前Zn-Mg合金是最為廣泛最完整的一種鋅合金體系。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><RecNum>20</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>20</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="9wp2rvf55dez9oe2ts5paerxverrw2zvwpdd"timestamp="1620312833">20</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"size="100%"><</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">鋅基可降解金屬研究進(jìn)展與展望</style><styleface="normal"font="default"size="100%">_</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">鄭玉峰</style><styleface="normal"font="default"size="100%">.pdf></style></title></titles><dates></dates><urls></urls><electronic-resource-num>10.3969/j.issn.1673-095X.2021.01.011</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[\o",#20"7]Mg元素的添加能夠起到細(xì)化晶粒，而且同時能夠生成對機(jī)體有著強(qiáng)化做用的分散相。加入1wt.%的鎂具有最優(yōu)的綜合力學(xué)性能。體外細(xì)胞實驗表明，Zn-Mg合金對成纖維細(xì)胞和人類成骨細(xì)胞具有良好的細(xì)胞相容性。在大鼠腹主動脈中，Zn-0.08Mg合金相比純鋅炎癥反應(yīng)加重，新生內(nèi)膜增厚ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[\o"Jin,2018#33"8]。在兔股骨干中，Zn-0.05Mg合金周圍有新骨生成ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Chi</Author><Year>2018</Year><RecNum>32</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[9]</style></DisplayText><record><rec-number>32</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="9wp2rvf55dez9oe2ts5paerxverrw2zvwpdd"timestamp="1620351523">32</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Chi,Xac</author><author>Lw,B</author><author>Yr,B</author><author>Ss,B</author><author>Ez,B</author><author>Cy,A</author><author>Qi,L.A.</author><author>Xs,A</author><author>Fs,A</author><author>Jd,A</author></authors></contributors><titles><title>IndirectlyextrudedbiodegradableZn-0.05wt%Mgalloywithimprovedstrengthandductility:Invitroandinvivostudies</title><secondary-title>JournalofMaterialsScience&Technology</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofMaterialsScience&Technology</full-title></periodical><pages>1618-1627</pages><volume>34</volume><number>9</number><dates><year>2018</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"Chi,2018#32"9]。Zn-Ca和Zn-Sr合金的體內(nèi)研究顯示，Ca和Sr的加入能夠促進(jìn)植入物周圍新骨的生成ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[\o"Li,2015#31"10,\o"Li,2021#21"11]。Li是目前對鋅基體強(qiáng)化作用最顯著的合金元素。目前報道的Zn-Li合金抗拉強(qiáng)度可達(dá)560MPaADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Zhao</Author><Year>2017</Year><RecNum>30</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[12]</style></DisplayText><record><rec-number>30</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="9wp2rvf55dez9oe2ts5paerxverrw2zvwpdd"timestamp="1620351322">30</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Zhao,S.</author><author>Mcnamara,C.T.</author><author>Bowen,P.K.</author><author>Verhun,N.</author><author>Braykovich,J.P.</author><author>Goldman,J.</author><author>Drelich,J.W.</author></authors></contributors><titles><title>StructuralCharacteristicsandInVitroBiodegradationofaNovelZn-LiAlloyPreparedbyInductionMeltingandHotRolling</title><secondary-title>Metallurgical&MaterialsTransactionsA</secondary-title></titles><periodical><full-title>Metallurgical&MaterialsTransactionsA</full-title></periodical><pages>1204-1215</pages><volume>48</volume><number>3</number><dates><year>2017</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"Zhao,2017#30"12]。Zn-0.1Li合金在大鼠腹主動脈生物相容性良好。12月時的降解速度為0.045mm/aADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[\o"Zhao,2017#27"13]。Cu和Ag在鋅中的固溶度較高，能顯著強(qiáng)化鋅基體，同時具備一定的抗菌效果ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[\o"Kubásek,2016#38"14,\o"Yin,2019#23"15]。Zn-Mn合金的延伸率相比純鋅顯著提高（71%）ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Sun</Author><Year>2017</Year><RecNum>24</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[16]</style></DisplayText><record><rec-number>24</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="9wp2rvf55dez9oe2ts5paerxverrw2zvwpdd"timestamp="1620348919">24</key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HERMAWANH,DUBéD,MANTOVANID.Developmentsinmetallicbiodegradablestents[J].ActaBiomaterialia,2009,6(5):1693-7.[2] 周涵鈺.Zn-Mg-Zr系可降解生物醫(yī)用鋅合金的制備及性能評價[D];暨南大學(xué),2020.[3] 李華芳,鄭宜星,王魯寧.可降解醫(yī)用金屬功能化表面改性研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報,2021,35(01):1168-76.[4] LIG,YANGH,ZHENGY,etal.Challengesintheuseofzincanditsalloysasbiodegradablemetals:Perspectivefrombiomechanicalcompatibility[J].ActaBiomater,2019,97(23-45.[5] GAOC,LIC,WANGC,etal.Advancesintheinductionofosteogenesisbyzincsurfacemodificationbasedontitaniumalloysubstratesformedicalimplants[J].JournalofAlloysandCompounds,2017,726(1072-84.[6] SUY,COCKERILLI,WANGY,etal.Zinc-BasedBiomaterialsforRegenerationandTherapy[J].TrendsBiotechnol,2019,37(4):428-41.[7] <鋅基可降解金屬研究進(jìn)展與展望_鄭玉峰.pdf>[J].[8] JINH,ZHAOS,GUILLORYR,etal.Novelhigh-strength,low-alloysZn-Mg(<0.1wt%Mg)andtheirarterialbiodegradation[J].MaterSciEngCMaterBiolAppl,2018,84(67-79.[9] CHIX,LWB,YRB,etal.IndirectlyextrudedbiodegradableZn-0.05wt%Mgalloywithimprovedstrengthandductility:Invitroandinvivostudies[J].JournalofMaterialsScience&Technology,2018,34(9):1618-27.[10] LIHF,XIEXH,ZHENGYF,etal.Correction:Corrigendum:DevelopmentofbiodegradableZn-1XbinaryalloyswithnutrientalloyingelementsMg,CaandSr[J].ScientificReports,2015,5(10719.[11] LIP,QIANJ,ZHANGW,etal.Improvedbiodegradabilityofzincanditsalloysbysandblastingtreatment[J].SurfaceandCoatingsTechnology,2021,405([12] ZHAOS,MCNAMARACT,BOWENPK,etal.StructuralCharacteristicsandInVitroBiodegradationofaNovelZn-LiAlloyPreparedbyInductionMeltingandHotRolling[J].Metallurgical&MaterialsTransactionsA,2017,48(3):1204-15.[13] ZHAOS,SEITZJM,EIFLERR,etal.Zn-Lialloyafterextrusionanddrawing:Structural,mechanicalcharacterization,andbiodegradationinabdominalaortaofrat[J].MaterSciEngCMaterBiolAppl,2017,76(301-12.[14] KUBáSEKJ,VOJTěCHD,JABLONSKáE,etal.Structure,mechanicalcharacteristicsandinvitrodegradation,cytotoxicity,genotoxicityandmutagenicityofnovelbiodegradableZn-Mgalloys[J].MaterialsScience&EngineeringC,2016,24-35.[15] YINYX,ZHOUC,SHIYP,etal.HemocompatibilityofbiodegradableZn-0.8wt%(Cu,Mn,Li)alloys[J].MaterSciEngCMaterBiolAppl,2019,104(109896.[16] SUNS,RENY,WANGL,etal.AbnormaleffectofMnadditiononthemechanicalpropertiesofas-extrudedZnalloys[J].MaterialsScienceandEngineering:A,2017,701(129-33.[17] GALITKL,JEREMYG,ELIA.TheProspectsofZincasaStructuralMaterialforBiodegradableImplants—AReviewPaper[J].Metals,2017,7(10):402-.[18] Invitroandinvivostudiesonzinc-hydroxyapatitecompositesasnovelbiodegradablemetalmatrixcompositefororthopedicapplications[J].ActaBiomaterialia,2018,S1742706118301272.[19] ROBSONJD,HENRYDT,DAVISB.Particleeffectsonrecrystallizationinmagnesium–manganesealloys:Particle-stimulatednucleation[J].ActaMaterialia,2009,57(9):2739-47.[20] ROBSONJD,HENRYDT,DAVISB.Particleeffectsonrecrystallizationinmagnesium–manganesealloys:Particlepinning[J].MaterialsScienceandEngineering:A,2011,528(12):4239-47.[21] GONGH,WANGK,STRICHR,etal.Invitrobiodegradationbehavior,mechanicalproperties,andcytotoxicityofbiodegradableZn-Mgalloy[J].JBiomedMaterResBApplBiomater,2015,103(8):1632-40.[22] EM.NovelZn-basedalloysforbiodegradablestentapplications:Design,developmentandinvitrodegradation[J].Journalofthemechanicalbehaviorofbiomedicalmaterials,2016,60):[23] WANGYN,HUANGJC.Textureanalysisinhexagonalmaterials[J].MaterialsChemistry&Physics,2003,81(1):11-26.[24] WANGC,YANGHT,LIX,etal.InVitroEvaluationoftheFeasibilityofCommercialZnAlloysa