抗菌镁合金和镁合金表面抗菌涂层研究进展

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题目：抗菌镁合金和镁合金表面抗菌涂层研究进展

第一作者：邵阳

通讯作者：曾荣昌

通讯单位：山东科技大学材料科学与工程学院

主要内容

生物医用镁合金作为可生物吸收的轻金属，已显示出作为骨替代植入物的巨大临床潜力。然而由细菌引起的感染发炎问题一直是植入物失效的主要原因之一。寻求合适的方法以提高镁合金的抗菌性能不仅可以提高植入成功率，减轻患者生理负担和经济负担，还对整个社会的医疗健康体系具有重要意义。

文章主要概括了提升镁合金抗菌性能常见策略：在镁合金中添加抗菌元素以及制备镁合金表面抗菌涂层。银、铜、锌等金属离子均具有较强的抗菌性能。镁合金合金化可添加这些抗菌元素，通过腐蚀降解释放抗菌金属离子以达到抗菌的目的。

文中还讨论了金属离子的抗菌机理。其中，银离子、铜离子属于接触式抗菌。其抗菌功能主要是通过破坏细菌细胞壁、细胞膜，使其丧失完整性，并且与其遗传物质结合来实现的。

此外，在镁合金表面抗菌涂层部分，文章讨论了各种抗菌剂与表面改性技术的结合。例如，将抗生素与层层组装技术相结合，将金属抗菌离子与微弧氧化技术相结合等。然而，诸多抗菌剂与表面改性技术的结合并非随心所欲，抗菌剂的用量也不是越多越好。在提升抗菌性能的同时，也要兼顾其耐蚀性、生物相容性等等。这些都是可降解镁合金所必不可少的性能。

这篇综述概括了多种抗菌镁合金以及镁合金表面抗菌涂层，讨论了抗菌剂的抗菌机理，提出了可降解镁合金在生物医用领域所面临的挑战。在当下抗击新冠肺炎疫情的大背景下，医疗卫生安全更应该受到关注。现有的抗菌剂在杀死细菌的同时对人体也存有潜在风险，并且现如今抗生素滥用现象严重，许多细菌都产生了一定程度的耐药性。或许未来研究中，从天然动植物中提取糖类、氨基酸、多肽制备成天然抗菌材料可以解决生物相容性的问题。值得关注的是，通过构建微纳尺度抗菌表面可以减少细菌物理性粘附，从而不通过使用抗生素、抗菌金属达到物理抗菌的目的。

人类与微生物关系相当密切，休戚与共。益生菌给人类带来健康，有害细菌则给人类带来疾病与瘟疫、灾难与打击。同时，也让人类学会更深入地认识自然界，促进人类利用更先进的技术武装自己。“物竞天择，适者生存”。抗生素的发明与利用，细菌病毒的变异或耐药性等都是人类与微生物相互竞争、相互进步的结果。人类抗菌的意义不在于消灭细菌，也难以消灭细菌，而是在于认识细菌，以适应细菌在自然界的存在，适应人与细菌的竞争关系，科学地阻断有害细菌传播途径、采用高效低成本策略和全民爱国卫生行动。作者希望读者能从文中找到合适的抗菌思路应用到镁合金上，扩大生物医用镁合金的应用范围，造福患者。

图1 银离子抗菌机理

图2 铜离子抗菌机理

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