镁元素是人体新陈代谢的必需元素，在骨科范围是骨成长代谢的必需元素，镁的缺少会引起骨吸收和骨质疏松。作为人体内的第二大阳离子元素，60%的镁存在于骨骼中。成人每天推荐摄入量为375mg，多余的通过尿液排出。镁金属的密度为1.74-1.84g/cm3，弹性模量41-45GPa，相对于目前临床上应用的不锈钢钛合金等惰性金属材料，其密度和弹性模量更接近人体骨组织。这类性能为镁金属作为骨科植入物打下了好的基础。
前言
镁元素是人体新陈代谢的必需元素，在骨科范围是骨成长代谢的必需元素，镁的缺少会引起骨吸收和骨质疏松。作为人体内的第二大阳离子元素，60%的镁存在于骨骼中。成人每天推荐摄入量为375mg，多余的通过尿液排出。镁金属的密度为1.74-1.84g/cm3，弹性模量41-45GPa，相对于目前临床上应用的不锈钢钛合金等惰性金属材料，其密度和弹性模量更接近人体骨组织。这类性能为镁金属作为骨科植入物打下了好的基础。
同时镁金属可以和体液发生化学用途，通过腐蚀逐步降解为离子状况，防止了部分植入商品二次取出的风险。因此近些年可降解金属研究是一个热门，生物可降解金属材料文献数目飞速增长。而国内2014-2018年生物可降解金属材料有关文献被引总数全世界遥遥领先，说明国内部分自主革新材料和商品已经达到甚至领先国际水平。
图 1 生物可降解金属材料文献数目随年份的变化趋势
对商品已上市状况进行梳理，现在国际市场上获得CE认证的有MAGNEZIX螺钉(德国Syntellix AG)、RESOMET/K-MET螺钉(韩国UI)与高纯镁螺钉(中国宜安科技股份公司)。国内市场上高纯镁螺钉(中国宜安科技股份公司)已经进入临床试验，MAGNEZIX螺钉(德国Syntellix AG)通过了革新商品审批。相对于国内的材料和产品开发状况，产业化进程现在进行较缓慢。为知道决转化过程中的各种问题，提前应付医疗器械范围新技术、新材料，促进新材料转化，药监局推进了《医疗器械监管科学研究》，科技部也支持了国家重点研发计划《新型医用金属材料及植入器械商品标准及其审评科学基础研究》2018YFC1106700，来研究医疗器械新材料在合成、加工过程的风险原因，打造医疗器械新材料新工艺封控同意标准体系、非临床风险体外模拟断定体系，促进国内医疗器械新材料新技术的转化，加快抢占全球生物制造技术和产业进步制高点。
针对现阶段可降解镁金属骨科植入物市场研发状况，本文主要以镁金属接骨螺钉商品为例，基于临床需要和风险防控对商品设计研发关注点进行讨论。
审察关注点
临床上对于骨科植入物的需要，镁金属骨科植入物要拥有以下三点：1.生物相容性好，无有害地方;2.可降解，防止二次手术取出;3.力学可以满足用部位需要。镁金属作为可降解材料不同于惰性金属材料的主要风险点在于：1.降解产物的生物相容性;2.降解速率快，力学性能与骨组织修复速度不匹配。因此在审评的时候既要满足临床上的需要，又要把控镁金属的风险。下面从这几个部分进行1.材料基础;2.生物相容性，3.商品力学性能;4.动物实验;5.生产工艺;6.包装和货架有效期。
材料基础表征
(1)化学成分：应规定材料各元素的标称含量并确定可同意的公差范围，以确保同一批次和不同批次材料性能的一致性。化学成分除镁元素外，包括杂质元素和合金元素，杂质元素是材料不可防止的，对商品性能有害的，如Fe、Cu、Ni等，需严格控制其浓度;合金化元素，是人为添加的用来改变镁金属力学性能、腐蚀性能和生物学性能的，比如添加稀土元素改变力学和耐蚀性，添加Sr促进骨修复等，应明确添加合金元素是什么原因和含量选择依据。
(2)材料显微组织：材料力学如强度、韧性、延展性，耐蚀性如腐蚀速率、腐蚀形貌等都与微观组织有非常大关系，进而影响生物反应。应关注晶粒尺度，第二相、金属间化合物等特质(形状、尺寸、晶体种类、分布及比率)，确定有无非金属夹杂，研究热处置、塑性加工后的织构、孪晶、堆垛层错等组织特点，评估组织均匀性及稳定性，研究不同方向上的组织各向异性，确定是不是存在显微孔洞及微裂纹等组织缺点，提供微观组织调控及优选有关资料。
(3)缺点研究：提供材料制备过程中缺点控制及检验研究资料，表面缺点可使用目视检查及显微镜检查，材料内部缺点可使用超声或射线进行无损检查。
(4)材料力学性能：镁金属材料力学性能应可以保证植入物商品临床服役期间的支持性功能。考察材料的拉伸(弹性模量、拉伸屈服强度、抗拉强度、断裂延伸率)、压缩(弹性模量、压缩屈服强度、抗压强度、压缩变形量)、弯曲(抗弯强度、挠度)和硬度特质，提供性能指标同意限值及其确定依据，并提供材料性能稳定性研究资料。
(5)降解性能：镁金属的要紧特质是体内可降解性能，通过腐蚀分解并逐步让人体吸收代谢，因此材料的降解性能是重点考量的内容。可参照GB/T 16886.15《医疗器械生物学评价第15部分：金属与合金降解产物的定性与定量》和ASTM F3268《Standard Guide for in vitro Degradation Testing of Absorbable metals》进行镁金属植入物降解性能的体外研究，选择适合的降解实验办法对以下内容进行考量：降解产物成分、浓度、pH，第二相降解状况，降解速率，降解均匀性，应力用途，商品机械性能保持等随降解时间的变化趋势，体外降解实验应反映出商品在整个降解过程中(完全降解或者降解稳定状况)的降解性能参数特点。
体外测试是知道腐蚀行为要紧的第一步，但不可以替代体内实验。浸泡和电化学测试办法都合适于比较不同金属成分或批次间的变化，但不可以提供体内腐蚀速率的准确估计，建议在动物实验中设定降解的察看指标。
商品机械性能
结合申报商品的临床用与预期失效模式，进行商品机械性能研究，需考量降解过程中的损失，并提供最差状况的确定依据和测试结果的可同意依据。如镁骨内固定螺钉，需考虑螺钉的断裂扭转性能、旋动扭矩、轴向拔出、自攻等性能等。
生物学评价
依据GB/T 16886.1《医疗器械生物学评价 第1部分：风险管理过程中的评价与实验》选择生物学评价路径并推行生物学评价。依据现在材料上市状况，应该进行全项生物学实验，至少包含细胞毒性、致敏、刺激或皮内反应、急性全身毒性、溶血、(亚)慢性全身毒性、遗传毒性、骨植入、热源、内毒素、毒代动力学(适用时)试验。
对于可降解镁金属植入物商品，在生物相容性试验中，需要考虑镁金属降解产物对试验系统的影响。应付浸提液成分、浓度、pH等进行剖析测定，浸提液中降解产物浓度应考量体外降解实验中降解产物浓度最大值与临床商品最大用量，并提供最差情形的确定依据。注意浸提液的外观、颜色、透明度或颗粒物的存在。如对浸提液进行过滤、稀释、调节pH和渗透压等，应该在生物相容性风险评定中进行论证。
需提供申报商品热原试验、细菌内毒素试验。
商品的灭菌、包装和有效期研究
依据镁金属易腐蚀的特征选择适合的包装，并抽真空或充保护气体，同时应与灭菌方法相适应。货架有效期研究应重点考量商品是不是有腐蚀现象。
临床前动物实验
为察看镁金属骨科植入物的体内降解性能、代谢转归和局部组织反应、骨长入成效等，推荐使用适合的动物模型进行动物实验。商品定型前考虑到动物福利和本钱，可使用小动物模型进行用途原理、可操作性、安全性等方面的验证，商品定型后可使用大动物模型进行研究。对于可降解商品，可依据体外降解试验评估商品的降解时间，以确定察看期，其察看期一般设置三个时间点：没或仅有少量降解、降解过程中(建议包含降解达到或超越50%水平损失的时间点)、组织反应达到稳定状况或商品几乎完全降解。各察看时间点选择合理地影像学(气囊、骨组织修复、植入物降解)、组织病理学、组织形态学与新生骨生物力学性能指标等。对体内完全降解持续时间较长，结合已有些阶段性动物实验结果可以充分说明商品的安全性和初步可行性的首要条件下，可拓展初次人体试验，但在拓展临床试验的同时需继续完成动物实验。
生产工艺
生产工艺原理和过程(如对真空度的控制、工业纯镁中各元素的蒸汽压差异、2次纯化、合金熔炼办法、挤压速率等)影响材料的成分组成、微观结构，进而影响商品的力学性能和腐蚀性能等，应提供相应的质控资料。对于镁金属易腐蚀的特质，应关注切削液、清洗液成分及验证资料，注明重点工艺和特殊过程，说明过程控制点及控制标准。
商品风险管理资料
依据YY/T 0316-2016附录E，表1提示性列举了可降解骨科植入物可能存在危险的初始事件和环境，因为商品功能、结构和适用范围的不同，申请人还应依据自己商品特征及相同种类商品临床上的不好的事件确定其他危险(源)。针对商品的各项风险，应采取控制手段，确保风险减少到可同意的程度。
说明书和标签样稿
镁金属与其他金属配合用或许会产生电偶腐蚀，改变商品临床预期的降解速率，因此说明书中应在说明书予以明确是不是能与其他材料配合用并提交支持性资料。对于体内含有其他金属植入物的病人，应进行警示。
概要
新材料的转化随着着挑战和机会，可降解镁金属骨科植入物的转化过程中需不断打造新办法、新工具、新标准，破除旧标准的不实用性，探索新的监管道路，达成商品的风险精准控制，加速国内新材料产业化进程。
有关阅读
为进一步交流国内生物医用金属材料与器件范围的最新革新成就，加大与国内外生物医用金属材料与器件生产企业、科研院所及医疗机构的产学研用的广泛交流，促进生物医用金属材料与器件范围的各类企业和科研院所及临床医疗机构单位之间的合作进步，搭建产学研用交流与合作平台，由中冶有色技术平台、中南大学、中国科学院金属研究所、上海交通大学、山东科技大学、西安交通大学、晋中学院等单位联合主办的“全国生物医用金属材料与器件制备加工及应用交流会”，定于2023年2月24-26日在长沙召开。
就现在信息显示，会议有：医用不锈钢、钛合金、钴基合金材料与器件、医用可降解镁、锌、铁合金材料与器件、医用贵金属材料与器件、3D打印与多孔医用金属材料与器件、医用形状记忆金属材料与器件、医用金属材料表面改性、新型医用金属材料与器件的临床应用，与其它与医用金属材料及器件有关议题。当然主办方也表示，现在议题还在持续增加中，也欢迎有关单位申请联合主办、协办本次大会及组织有关分会场。
下附会议部分报告及会务组联系方法。
部分报告(持续增加中)
1.杨柯 中国科学院金属研究所 研究员
报告题目：医用金属材料的生物功能化构建
2.袁广银 上海交通大学 教授
报告题目：可降解锌合金血管支架临床应用面临的材料学问题及其解决方案
3.谭丽丽 中国科学院金属研究所 研究员
报告题目：可降解铁合金的研究进展
4.黄千里 中南大学 副教授
报告题目：钛合金表面炎症调控功能化
5.裴佳 上海交通大学 副研究员
报告题目：医用材料表面功能设计调控：从永久植入到可降解金属材料
6.崔蓝月 山东科技大学 讲师
报告题目：可降解镁合金耐蚀抗菌涂层
7.牛佳林 上海交通大学 博士
报告题目：高性能医用锌合金丝材研发及其吻合钉应用初探
8.孙小淏 天津理工大学 讲师
报告题目：基于三元静电自组装办法开发高分散生物可降解锌基复合材料
9.高敬钧 天津理工大学 讲师
报告题目：新型生物医用超弹Ti-Zr基合金塑性变形机理研究
10.马胜强 西安交通大学 副教授
报告题目：生物锌合金强化相设计与强韧化
11.余森 西北有色金属研究院 教授级高工
报告题目：医用钛合金表面脱合金微图案活化
12.杨洋 广东工业大学 副教授
报告题目：医用梯度镍钛合金根管锉的增减材制造
13.温鹏 清华大学 副教授
报告题目：激光增材制造多孔镁合金用于骨缺损修复
14.闫星辰 广东科学院新材料研究所 副研究员
报告题目：医用金属3D打印的研究与应用
15.陈连喜 佛山科技学院 讲师
报告题目：医用镁合金在含蛋白质模拟环境中的应力腐蚀开裂行为研究
16.岩雨 北京科技大学 教授
报告题目：人工关节用CoCr合金缝隙腐蚀问题的研究
17.宋文 中国人民解放军空军军医大学第三附属医院 副主任医师
报告题目：二氧化钛纳米管阵列辅助电沉积纳米金层通过调控巨噬细胞极化促进骨形成
18.谢国强 哈尔滨工业大学(深圳) 教授
报告题目：高性能生物医用金属玻璃的设计制备及其性能评价
19.欧俊 桂林理工大学 研究员
报告题目：镁合金表面复合涂层的制备及其抗菌性能研究
20.翟万银 中国科学院上海硅酸盐研究所 编审
报告题目：材料一流期刊服务国内材料科学
21.董洪洲 江苏科技大学 讲师
报告题目：三种可降解植入材料(Mg/Zn/Fe)在不同模拟体液(SBF/DMEM)中的降解行为对比
22.陈继民 北京工业大学 教授
报告题目：医疗3D打印技术的应用与挑战
23.于鹏 华南理工大学 副研究员
报告题目：仿骨本征电场植入材料构建及其成骨性能研究
24.李冬冬 华中科技大学 副教授
报告题目：3D打印多孔钛合金表面分子筛涂层的改性及生物学评价
25.李亚庚 北京科技大学 副教授
报告题目：增材制造功能梯度可降解多孔金属植入物
26.周文昊 西北有色金属研究院生物所科研部长 高级工程师
报告题目：钛基硬组织植入物表面智能响应抗菌涂层
27.滕雅娣 沈阳化工大学 教授
报告题目 ：PSZ在医用金属材料表面改性上的应用--防腐、防粘、抗菌
28.颜廷亭 昆明理工大学 教授
报告题目：骨修复用羟基磷灰石晶须材料的研究
29.李伯琼 晋中学院 教授
报告题目：粉末冶金钛材结构设计及性能优化
30.王晓南 苏州大学 教授
报告题目：镍钛合金激光微连接工艺及组织性能研究
31.李春林 晋中学院 讲师
报告题目：微弧氧化镁表面粒状β-TCP膜层的制备及性能研究
32.窦金河 山东第一医科大学 副研究员
报告题目 生物医用镁合金表面涂层的微观组织及生物性能的研究
33.佘加 重庆大学 副教授
报告题目：生物镁合金材料坯料均质化研究
34.赵宇宇 太原理工大学 在读博士
报告题目：钛植入体表面多功能TiO2纳米孔/I型胶原复合涂层促进骨整理
35.侯瑞青 郑州大学 副教授
报告题目：骨植入镁合金表面碳酸钙基涂层的可控构建及其性能研究
36.李晟 广东工业大学 讲师
报告题目：熔池形貌与材料性能的激光调控研究
37.余琨 中南大学 教授
报告题目：可降解骨科医用镁、锌合金制备与应用技术研究
38.储鑫 中南大学 博士研究生
报告题目：粉末冶金制备的可降解锌合金服役性能研究
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传 真：010-88796961
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