激光粉末床熔融制备可编程层状共晶Zn-2Al-Mg可降解植入体：协同强韧化与骨再生新策略

为解决锌基可降解植入体机械性能不足和降解速率慢的临床瓶颈问题，研究人员通过激光粉末床熔融(LPBF)技术开发了新型Zn-2Al-Mg共晶植入体。通过调控Mg掺杂和非平衡快速凝固，实现了层状共晶结构的可编程控制，使Zn-2Al-0.3Mg合金获得155.1 MPa强度和10.6%延伸率的协同提升。体内实验证实该植入体具有优异的骨再生(osteogenesis)和骨整合(osseointegration)能力，为可降解生物材料设计提供了新思路。

　　

锌(Zn)作为生物可降解植入材料在骨修复领域展现出巨大潜力，其优势在于可降解性、良好生物相容性和生物功能性。然而传统锌材料面临机械性能不足和降解速率慢的双重困境。最新研究通过激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion, LPBF)技术开发出创新性Zn-2Al-Mg共晶植入体，巧妙解决了这一难题。

镁(Mg)掺杂通过改变Zn/Al比例有效降低共晶点，促进共晶形核。更重要的是，通过精确调控Mg掺杂量和LPBF非平衡快速凝固参数，实现了层状共晶结构的可编程控制。其中Zn-2Al-0.3Mg共晶合金表现出卓越的力学性能组合——抗拉强度达155.1 MPa，延伸率达到10.6%。这种协同强化效应源于异质共晶界面引发的位错介导塑性变形，以及晶界滑移带来的渐进应变硬化能力。

在生物性能方面，Mg掺杂显著加速了Zn-2Al-Mg植入体的降解速率，同时提升了生物相容性和抗菌活性。兔桡骨体内实验证实，该植入体能够促进新生骨组织的形成和长入，展现出优异的骨再生能力和骨整合效果。释放的Zn²⁺和Mg²⁺离子在促进成骨过程中发挥了关键作用。

这项研究不仅为可降解合金提供了极具前景的新候选材料，更为先进生物医用植入体的设计和制造提供了重要启示。通过LPBF技术实现微观结构的精确调控，为开发兼具优异力学性能和生物功能性的新一代植入材料开辟了新途径。