С недавних пор магний считается перспективным кандидатом для применения в хирургической имплантологии. Магний обладает многими превосходными характеристиками, необходимыми для биоматериалов: в первую очередь — биосовместимостью, нетоксичностью и отсутствием аллергических или канцерогенных свойств.
По сравнению с другими материалами, используемыми в ортопедической практике (нержавеющей сталью, титановыми сплавами, сплавами на основе кобальта), особенностью и интересным свойством магния — является его способность к биологическому рассасыванию. Магний способен естественным образом поглощаться человеческим телом.
После хирургических операций по восстановлению кости не будет необходимости повторного вмешательства для удаления имплантатов, это снизит травматический эффект и повысит эффективность лечения. Однако с медицинской точки зрения желательно, чтобы временный имплантат присутствовал в организме человека более 12 недель, чтобы костная ткань полностью восстановилась, а затем он должен постепенно разрушаться.
Магний имеет высокую удельную прочность и низкий модуль упругости, такие показатели близки к слоям кости. Несмотря на многие преимущества, основным фактором, препятствующим применению магния и его сплавов в качестве биомедицинских материалов, является их высокая скорость коррозии. Скорость коррозии быстрее, чем у других металлических материалов, особенно в водной среде, в физиологических жидкостях или плазме крови человеческого организма.
Поскольку чистый магний не отвечает требованиям к свойствам, необходимым для медицинского применения, то подобрали сплав с подходящей коррозионной стойкостью.
Процессы, которые могут быть использованы для создания необходимой структуры сплава из магния, включают в себя:
- изменение химического состава путем легирования (добавления);
- изменение микроструктуры путем термической обработки;
- изменение микроструктуры путем предварительной пластической деформации.
Учитывая химический состав, выбор легирующих элементов крайне ограничен, соблюдается принцип биосовместимости. С одной стороны, это сужает круг претендентов на конструкцию сплавов. С другой стороны не позволяет реализовать максимальную желаемую прочность и пластичность при химической конструкции. Кроме того, может усложниться деформационная обработка.
Использование редкоземельных элементов, например лития, позволило значительно снизить скорость коррозии и повысить механические свойства, но увеличило риск неожиданных негативных последствий для пациентов.
Бинарные магниевые сплавы магний-цинк, состоящие исключительно из биосовместимых элементов, являются наиболее очевидными кандидатами для биоматериалов. Хотя добавление кальция помогает улучшить коррозионную стойкость магниевых сплавов. Механические свойства (предел прочности и удлинение) сплавов магний-кальций являются неудовлетворительными для имплантатов.
Принимая во внимание хорошую биосовместимость и нетоксичность сплав магний-цинк представляется подходящим кандидатом для использования в качестве биомедицинского материала (например, в качестве сосудистых стентов).
Не исключена возможность введения в сплав третьего компонента, им может быть цирконий. Он действует как очиститель сплава, снижающий концентрацию вредных примесей железа и упрочняющий элемент.
Ещё один вариант, нанесение на поверхность магния специальных биоактивных покрытий путём распыления.
Опыты, по определению состава сплава проводятся учёными во многих странах мира. Создание технологии по изготовлению магниевых сплавов ведётся с России, Южной Корее, Германии и Канаде. Магниевые сплавы являются перспективными материалами для хирургических имплантатов благодаря своим исключительным свойствам.