综述：可降解镁基医疗器械：从被动支撑到主动调控

这篇综述系统阐述了可降解镁(Mg)基医疗器械的演进历程，从传统骨科/血管被动支撑器械(如骨钉、支架)到具备抗菌/促骨生成功能的生物活性(Bio-active)器件，再到整合传感/电刺激的电子活性(Electro-active)系统。重点探讨了Mg2+降解产物的多重生物效应(抗炎/抗肿瘤/成骨)、WE43/AZ31等合金优化策略，以及Mg-air电池在瞬态电子(transient electronics)中的应用突破。

　　

可降解镁基医疗器械的革新之路

从被动支撑到主动调控

镁(Mg)基生物材料正经历从结构支撑到功能治疗的范式转变。传统316L不锈钢/钛合金等永久性植入物存在应力遮挡、二次手术等问题，而可降解镁合金凭借与骨匹配的弹性模量(41-45 GPa)、密度(1.7-2.0 g/cm³)及完全降解特性，成为理想替代。其降解反应Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂产生的Mg²⁺作为人体第四大阳离子，参与300余种酶促反应，特别是促进成骨细胞分化和血管生成。

心血管应用的百年演进

1878年Huse首次将纯镁丝用于血管结扎，但早期材料存在脆性大、降解快等缺陷。现代AL36镁合金(含91%Mg)通过挤压工艺将断裂应变提升至10.6%，成为合格缝合材料。在支架领域，Biotronik公司的Magmaris^?药物洗脱支架采用WE43合金，通过CE认证并证实12个月完全降解。血管吻合夹则通过Mg-Nd-Y合金(FAsorbMg^?)实现260 MPa屈服强度，其哑铃形设计降低手术损伤风险。

骨科植入的突破性进展

镁基骨钉/骨板解决传统金属植入物的关键痛点：

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  降解速率(0.1-1.0 mm/年)与骨愈合周期匹配

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  弹性模量接近皮质骨，避免应力遮挡效应

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  Mg²⁺促进成骨相关基因表达

  2013年全球首个CE认证的MAGNEZIX^? CS螺钉(德国Syntellix)标志着临床转化成功。多孔支架设计更通过3D打印实现73%孔隙率，400-500 μm孔径促进细胞长入，PLGA/TCP/Mg(PTM)复合支架显示协同成骨效应。

生物活性与电活性的双重革命

生物活性器件通过降解产物实现多功能治疗：

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  抗菌：局部pH>9可裂解细菌细胞壁

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  抗肿瘤：Mg-Zn合金降解诱导肝癌细胞凋亡

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  促血管：Mg²⁺上调VEGF表达

  电活性系统则开发出：

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  射频焊接电极：利用156 W/m·K导热性实现肠吻合

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  阻抗传感器：通过体液电导率差异(1.5-15 mS/cm)监测吻合口瘘

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  瞬态电子：Mg/MgO电极在PBS中2分钟完全降解

未来挑战与方向

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  机械性能平衡：通过纳米晶/稀土合金化提升强度

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  降解调控：双层水凝胶电解质使Mg-air电池阳极利用率达99.3%

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  智能集成：开发兼具传感(Mg阻抗监测)、治疗(电刺激)和自供电(Mg-air电池)的多功能系统

从Payr的原始镁环到现代可编程降解的电子器件，镁基医疗器械正开启"植入-治疗-消失"的医疗新纪元。