新型 Ti-Zr-Cu-Pd-Sn 金属玻璃与 Fe-Mg 合金部分可降解复合材料，为骨科应用带来新希望

为解决可降解医用金属在力学性能与降解速率平衡方面的难题，研究人员开展了 Ti-Zr-Cu-Pd-Sn 金属玻璃（MG）与 Fe-Mg 合金复合制备部分可降解复合材料的研究。结果显示成功制备该复合材料，提升了生物活性。这为骨科生物材料设计提供新途径。

　　在医学领域，金属材料的应用极为广泛，尤其是在骨科植入物方面。传统的医用金属材料，如钛合金，虽然具有一定的优势，但也存在不少问题。而金属玻璃（Metallic Glasses，MG）作为一种新型材料，凭借其独特的非晶态结构，展现出诸多优异性能，像出色的强度、较高的硬度、较大的弹性极限以及良好的抗磨损和抗腐蚀能力，成为了替代传统医用钛合金的有力候选者 。

然而，仅仅依靠金属玻璃还不够完美。随着医学理念的发展，部分可降解生物材料的概念应运而生。这类材料就像是聪明的 “建筑工人”，其中的可降解金属能逐渐被新生的骨骼或活组织替代，最后留下一个多孔的惰性金属骨架，稳定地与新骨组织结合。这不仅能避免二次手术取出植入物的麻烦，还能更好地模拟自然骨骼的力学特性，有效解决应力屏蔽问题。

目前，常用的可降解金属有铁（Fe）、镁（Mg）和锌（Zn）等。其中，Fe 虽然力学性能不错，但降解速度较慢；Mg 降解速度快，可力学性能欠佳，而且二者在液态和固态下都难以混合，制备 Fe-Mg 合金困难重重。正是在这样的背景下，为了解决这些难题，提升骨科生物材料的性能，研究人员开展了一项意义重大的研究。他们将 Ti-Zr-Cu-Pd-Sn 金属玻璃与设计的 Fe-Mg 合金相结合，通过火花等离子烧结（Spark Plasma Sintering，SPS）技术制备部分可降解复合材料，并将研究成果发表在了《Acta Biomaterialia》上。

研究人员为了开展这项研究，主要运用了以下关键技术方法：采用气体雾化法制备 Ti₄₅Zr₁₀Cu₃₁Pd₁₀Sn₄（at. %）金属玻璃粉末；利用机械合金化技术制备 Fe-Mg 合金粉末，解决了 Fe 和 Mg 难以混合的问题；通过 SPS 技术将制备好的粉末固结为 MG/Fe-Mg 样品。

下面来看看具体的研究结果：

• 材料制备成功：机械合金化技术成功实现了不相溶的 Fe 和 Mg 的合金化，随后利用 SPS 技术将研磨后的粉末固结为直径超过 15mm 的 MG/Fe-Mg 样品。
• 强度得到提升：固溶强化显著提高了 MG/Fe₈₀Mg₂₀复合材料的强度，达到了约 1476.5 。
• 生物活性增强：Mg (Fe) 的可控降解促进了 Ca-P 化合物的形成，提升了 Fe-Mg 复合材料的生物活性。
• 解决脆性问题：该设计使复合材料在压缩下具备塑性和韧性变形能力，解决了传统块状金属玻璃（BMGs）易脆性断裂的问题。

在研究结论和讨论部分，此次研究成果意义非凡。首先，成功制备的部分可降解复合材料，实现了生物可降解金属的降解与新骨向内生长之间的动态平衡，有望与人体骨骼的自然生长速率相匹配。其次，该材料生物活性的增强，意味着能更好地促进骨组织的生长和修复。再者，解决了传统金属玻璃脆性断裂的难题，极大地拓展了金属玻璃在骨科领域的应用范围。这项研究为骨科生物材料的设计提供了全新的思路和方法，推动了生物医学材料领域的发展，为未来骨科疾病的治疗带来了更多的可能性，让患者有望受益于更加先进、有效的治疗手段。