近年来，由于运动、外伤等原因导致的骨骼损伤发生率大大增加，骨科植入物的需求也随之提高。镁合金具有低密度、低弹性模量、可生物降解、高比强度、生物相容性好等优点，作为一种可降解植入器械的候选材料，在骨科、心血管等医学领域展现出极大的应用前景。相比于传统的钛及钛合金、惰性金属等植入物，镁合金的密度和弹性模量与人体骨组织更接近，可显著降低应力遮挡效应，有利于骨组织的愈合。此外，镁合金植入器械可以在受损骨组织完成修复后降解被人体吸收，同时释放出镁离子，有效促进骨组织再生修复，不需要二次手术取出，能够显著减少患者痛苦和治疗成本。因此，本文从多方面重点综述了镁合金作为新型生物可吸收金属材料在骨科中的应用。
最近，德国美因茨大学UlirkeRitz教授课题医院刘明教授课题组综述了镁合金在骨科领域的应用与研究进展，其中重点介绍了镁合金的性能、制备、以及表面改性，指出了目前镁合金在骨科领域应用中还存在的问题和挑战，为镁合金在骨科领域的进一步临床应用提出了具体建议。
镁被认为是21世纪最好的绿色材料。作为人体内第四丰富的阳离子元素，镁离子参与多种已知的细胞酶促反应，例如线粒体活性调节以及蛋白质合成。镁也是维持身体健康所需的七种必需常量矿物质之一。此外，人体中一半以上的镁元素储存在骨组织当中。金属镁作为最轻的结构金属材料，密度为1.g/cm3，约为铝（2.7g/cm3）的60%和铁（7.9g/cm3）的20%。纯镁很少被直接应用于生物植入。而合金化则可以大大提高镁金属的理化特性。因此，选择合适的合金元素是设计用于骨科植入物镁合金的第一步。目前商用镁合金主要包括镁铝合金、镁锌合金、镁钙合金、镁锂合金等等。然而，用于骨科植入物的镁合金应考虑合金元素的理化特性、可降解性、生物相容性和生物活性。当前，用于骨科植入物的可生物降解镁合金中最常用的合金元素主要包括钙、锌、锰、锶、锡和银等。常用的镁合金力学性能如表1。不同合金元素的加入赋予了镁合金不同的腐蚀性能，常用的镁合金腐蚀性能如表2。通过合金元素的引入，具备不同抗腐蚀性能的镁合金可以被植入不同的骨骼部位，例如松质骨、皮质骨、承重骨和非承重骨。此外，稀土元素作为合金元素可以有效提高镁合金的力学和抗腐蚀性能。并且低浓度的稀土离子可以有效促进体外成骨。鉴于稀土元素不是人体必需的微量元素，过量添加可能会引起的生物*性，在设计Mg-RE合金时，应当尽可能降低稀土元素的含量。
表1用于骨科植入物的镁合金力学性能
表2镁合金的腐蚀性能
镁合金不但具备良好的生物可降解性以及生物相容性，其降解产物还具备良好的骨诱导活性。此外，与传统的金属骨科植入物（如钛，钛合金，钴镍合金）相比，镁元素是构成骨组织的重要元素之一，维持骨组织的内部稳态平衡。如果骨组织中的镁离子含量降低，则会导致骨组织的机械性能大大减弱，同时引起骨组织脆性增加，进而导致骨折的出现。当体内摄入过量的镁时，镁离子可以通过循环和泌尿系统排出体外，并不会对身体造成明显伤害。同时，镁合金在体内降解产生的镁离子可以有效促进成骨、成血管以及骨免疫调控。在临床应用方面，镁合金目前已初步被应用于非负重骨的骨折治疗之中。随访结果发现，与传统的骨科金属植入物相比，镁合金金属植入物展现出了相似的临床治疗效果。但关于镁合金的长期临床应用效果仍需进一步的临床研究。镁合金植入物的动物体内研究见表3。
表3镁合金的动物体内研究
医用植入物的表面理化特性在医用植入物与周围组织的相互作用中起着至关重要的作用。虽然镁合金在骨科植入物领域具备良好的应用前景，但镁合金在体内的降解速度较快，会引起周围组织的局部炎症反应，进而抑制植入物与周围骨组织的骨整合，最终导致内固定的失效。控制镁合金在体内的降解速率，可以极大的推动镁合金骨科植入物的临床应用。目前，调控镁合金体内降解速度的主要方法主要包括，热处理，合金化，提高纯度，锻造以及表面改性。与其他方法相比，表面改性既可以有效控制镁合金在体内的生物降解速度，还可以充分维持原合金的机械性能。此外，表面改性在不改变镁合金微观性能的基础上，通过建立有效的抗腐蚀屏障，有效的提高镁合金的体内抗腐蚀性能。常用的镁合金表面改性方法见图1.
图1镁合金植入物的表面修饰方法
虽然镁合金已被证实是一种有前途的骨科金属植入物，但目前仍存在一些问题亟待解决。第一，不可控的腐蚀速率仍是限制镁合金进一步临床应用的主要问题。针对此问题，研究者们尝试采用合金化、优化制造工艺、提高镁纯度、表面改性和生物涂层的方法调控镁合金的腐蚀速率。第二，镁合金作为骨科植入物的体内长期随访结果仍较少。大多数的动物研究在镁合金植入后只进行了一年的随访观察，缺乏镁合金体内长期植入的随访结果。镁合金在体内的降解过程中，除了释放镁离子外，还会释放其他合金元素。这些合金元素是否会通过循环系统损害腹腔脏器仍需进一步研究确认。尽管目前大多数研究证实，实验动物在植入镁合金后，短期随访结果证实血液中的金属元素水平未观察到明显异常。但是长期植入镁合金是否会改变血液中金属元素水平仍不得而知。
在临床应用方面，研究者仍需开发出更多具备不同宏观和微观结构的镁合金植入物，以满足日益增长的临床需求。在骨科应用方面，镁合金目前主要被制成金属螺钉用于游离骨块的固定。笔者认为研究者还可以制造更多的镁合金骨科植入物，如髓内钉和锁定钢板，以丰富镁合金骨科植入物的种类。与3D打印技术相结合，镁合金可以被应用于个性化骨科植入物的构建之中。但3D打印镁合金仍需要解决镁粉高化学反应等问题。尽管目前镁合金的临床应用仍存在诸多问题，但笔者相信镁合金将会成为一种新的革命性骨科医用植入材料。