AZ31-45S5生物活性玻璃（bioglass, BG）双相增强复合材料用于可降解骨植入物的理性设计及优异生物、力学与腐蚀性能研究
镁（Mg）基可降解材料因具备良好的力学性能与可降解性，在临时骨科植入物领域受到广泛关注。然而，Mg合金在生理环境下的快速腐蚀限制了其临床应用。研究人员采用粉末冶金工艺，通过冷压后在500°C烧结，成功制备了含5、10、15和20 wt.% 45S5生物活性玻璃
镁（Mg）基可降解材料因具备良好的力学性能与可降解性，在临时骨科植入物领域受到广泛关注。然而，Mg合金在生理环境下的快速腐蚀限制了其临床应用。研究人员采用粉末冶金工艺，通过冷压后在500°C烧结，成功制备了含5、10、15和20 wt.% 45S5生物活性玻璃（BG）的AZ31-BG复合材料。系统研究了BG增强相对复合材料结构、力学、腐蚀、生物活性、细胞相容性及抗菌性能的影响。BG的掺入提高了复合材料致密度与维氏显微硬度，其中AZBG-15表现出最均衡的理化与力学性能组合。X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、场发射扫描电镜（FESEM）与能谱分析（EDS）证实，在模拟体液（SBF）中浸泡1、7、14和21天后渐进形成羟基磷灰石（HAp）层，且随BG含量增加体外生物活性增强。电化学极化与阻抗谱显示，相较未增强AZ31合金，BG增强复合材料因形成稳定保护性表层而腐蚀抗力提升。复合材料对MC3T3-E1前成骨细胞展现优良细胞相容性，并对大肠杆菌（Escherichia coli）与金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）具有效抗菌活性。所有组分中，AZBG-15因在力学完整性、耐蚀性、生物活性、细胞相容性与抗菌效能间提供最佳平衡而表现最优，凸显其作为临时骨科植入可降解材料的潜力。
研究背景方面，传统钛、不锈钢及钴铬合金等永久植入物因弹性模量高易引发应力遮挡，且需二次手术取出，促使可降解金属成为研究热点。镁（Mg）及AZ31合金因杨氏模量接近天然骨、力学强度适宜且可体内吸收备受关注，但在富氯生理环境中降解过快伴随析氢，干扰HAp成骨并影响组织愈合。现有表面涂层或摩擦搅拌加工多限于近表面改性，而羟基磷灰石（HAp）溶解度低不利于完全可降解场景；45S5生物活性玻璃（BG）因成分类似骨矿物相、离子释放可调，有望通过体相复合同时调控降解与生物活性。基于此，研究人员开展AZ31与45S5 BG粉体冶金复合研究。该研究发表于《Results in Engineering》，意义在于首次系统建立BG含量（5-20 wt.%）与AZ31基体微观结构-性能-生物活性关联，并确定15 wt.%为最优组分，为可降解骨科植入体提供体相增强新方案。
关键技术方法上，研究人员以熔淬法合成45S5 BG粉体，将AZ31镁合金微粉（40-60 μm）与BG经甲苯介质湿法球磨均质，300 MPa冷压成圆柱坯后于氩气500°C烧结2 h制样；以Kokubo标准配制的pH 7.4模拟体液（SBF）进行1-21天浸泡评估生物活性与降解；采用阿基米德法测密度孔隙率，维氏显微硬度计评力学，XRD、FTIR、FESEM/EDS表征相变与形貌，MC3T3-E1细胞MTT与HeLa划痕实验评细胞相容及迁移，琼脂孔扩散法测大肠杆菌与金黄色葡萄球菌抗菌性，磷酸盐缓冲液（PBS）中动电位极化与电化学阻抗谱（EIS）评腐蚀行为。
研究结果部分，物理力学与微结构分析表明，随BG增至15 wt.%复合材料密度（AZBG-15达1.882 g/cm
）与维氏硬度上升、孔隙率降至0.633%，因颗粒填隙与晶界细化；20 wt.%时因BG团聚界面脱粘致密度回落。体外生物活性确认中，XRD在SBF浸泡后于2θ≈31.8°出现HAp特征峰且AZBG-15/20信号最强；FTIR检测到PO
带随时间增强；FESEM显示表面由球状向蠕虫状椭球状HAp演变，EDS定量证实Ca、P富集（Ca 11.70 wt.%、P 7.36 wt.%）；SBF中pH升至约9.2且样品净增重，表明HAp沉积速率高于Mg溶解。细胞实验显示AZBG-10/15在0.039-0.156 mg/mL条件细胞活力超对照130-145%，高浓度下仍优于裸AZ31，HeLa划痕实验证实Ca
释放促迁移。抗菌实验中AZBG-15对大肠杆菌抑菌圈最大，因革兰氏阴性外膜薄更敏感，Mg
碱化与ROS协同抑菌。腐蚀行为分析经Tafel与外推得AZBG-15腐蚀电流密度仅10.013 μA/cm
讨论部分总结，研究人员指出BG通过致密化基体、提供Ca/P/Si成核位及形成Mg(OH)
-HAp复合保护膜三重机制协同降蚀增活，但15 wt.%因团聚引入界面孔反而劣化；细胞与抗菌数据印证“离子稳态释放”比单纯高BG含量更关键。结论部分翻译如下：本工作成功制备并系统评价了不同45S5 BG质量分数增强AZ31镁合金（AZBG）复合材料的物理、力学、微结构、生物、抗菌及腐蚀性能。BG掺入显著提升烧结前后致密度与硬度，SBF中HAp层形成获XRD、FTIR、FESEM/EDS、pH及失重曲线与HeLa实验证细胞相容与迁移增强；所有AZBG对常见病原菌有抑菌性且中间含量最优；PBS中极化与EIS证实耐蚀性显著优于纯AZ31。综合判定含15 wt.% BG的AZBG-15因在理化、生物、抗菌与腐蚀属性间取得最佳平衡，是临时可降解骨科植入物的优选组分。
