[实用新型]用于在体测定骨植入镁或镁合金电化学腐蚀行为的装置

说明书

本实用新型涉及用于在体测定骨植入镁或镁合金电化学腐蚀行为的装置。该装置包括体内结构和体外结构，体内结构包括内置的工作电极和铂电极、体液池、盐桥前段，体外结构包括盐桥后段、饱和氯化钾溶液、参比电极、电化学综合测试仪和分析装置。工作电极前端为植入在动物股骨中的镁或镁合金，盐桥前、后段内分别为体液和琼脂，铂电极设置在距离镁或镁合金一定距离的股骨与肌肉之间，参比电极前端插入饱和氯化钾溶液，工作电极、铂电极和参比电极的后端均连接电化学综合测试仪，电化学分析测试仪与分析装置相连。该装置突破了可降解金属材料无法在体内进行电化学腐蚀行为研究的瓶颈，为未来骨植入镁和镁合金耐腐蚀研究提供了一种准确、科学的方法。

技术领域

本实用新型涉及一种骨折内固定植入的金属材料在体内电化学腐蚀行为的测定装置，尤其是用于在体测定骨植入生物可降解镁或镁合金材料电化学腐蚀行为的装置。

背景技术

骨折内固定通常采用植入金属材料(螺钉、接骨板和髓内针)的方法。(一)

现有金属材料的缺点

目前临床骨科广泛应用的螺钉、接骨板和髓内针等主要由不锈钢、钛合金及钴合金等金属生物材料制成，但存在诸多缺点：①经过在体内的磨损与腐蚀过程，释放出某些毒性金属离子或/和金属颗粒，产生炎症级联反应，从而导致组织缺损以及生物相容性的降低；②弹性模量与正常人体骨组织匹配度较低，骨折愈合后期产生应力遮挡效应，造成植入物的稳定性降低以及新生骨组织生长减慢；③骨折愈合后，往往需要二次手术取出内固定物，增加了病人痛苦、社会医疗成本以及临床并发症的发生率。

(二)热点研究的生物可降解镁或镁合金材料的优缺点及改善措施

鉴于上述原因，可降解的镁或镁合金作为新型骨植入材料的研究成为了热点，如AZ31、AZ91、AM50、LAE442、WE43，及JDBM(Mg-Nd-Zn-Zr基合金系列，即交大镁合金系列)等。

1.镁或镁合金优势：①镁或镁合金的密度及弹性模量均与人体相接近，可以有效缓解应力遮挡效应对骨组织生长的不良影响。②其降解产物镁离子是人体必需的常量元素之一。③镁离子具有促进成骨细胞增殖的特性，可以缩短骨折愈合的时间；④降解后无需二次手术取出植入物。

2.镁的缺点：纯镁腐蚀速度太快,在骨组织充分愈合之前就失去其机械完整性，从而限制了它的应用。

3.改善措施：人们企图用多种方式提高可降解镁或镁合金作为骨植入材料耐腐蚀性能，例如：

(1)高纯化：去除杂质

(2)合金化：添加适量的锆、钙、锶、稀土等元素。

(3)表面处理：建立具有生物活性的涂层。

(三)现有镁或镁合金骨植入材料耐腐蚀的研究方法及其缺陷

镁或镁合金作为可降解骨植入材料应用于临床之前，需要进行大量的基础耐腐蚀实验研究。电化学腐蚀是镁或镁合金最重要的腐蚀行为，电化学腐蚀实验是实时动态监测可降解镁或镁合金腐蚀行为的重要方法。目前，国内和国际上对于镁或镁合金电化学腐蚀行为的研究，还一直停留于在体外模拟体液中进行实验这个层面，但模拟体液毕竟与复杂的体内环境相差甚远，无法准确反映镁或镁合金再体内的电化学腐蚀行为。国内、外在体内动态监测镁或镁合金电化学腐蚀行为的实验装置和实验方法处于空白状态。而通过体内实验研究其腐蚀行为，如采用电镜、CT对样本进行扫描的方法，同样存在严重缺陷。

1.体外实验

通常把镁或镁合金浸入模拟体液中进行电化学腐蚀行为等研究。但由于与复杂的人体内环境相差甚远，难以准确反映镁或镁合金的腐蚀行为。

2.体内实验

通常是在动物股骨内植入镁或镁合金材料的情况下进行，常用的检测方法主要为两种：