鎂合金以其良好的生物相容性、與骨組織匹配的力學性能以及可以在人體內降解吸收等特點，成為一類極具臨床應用前景的新型醫用金屬材料。中國科學院金屬研究所研究員楊柯領導的生物材料研究團隊近年來提出了醫用金屬材料的生物功能化這一全新概念，其核心思想就是使醫用金屬材料在發揮其自身優異力學性能的同時，還具備特定的生物醫學功能，從而達到更佳的臨床醫療效果。基于這一思想，楊柯團隊近年來成功地開發出一種具有多重生物醫學功能的新型可降解鎂銅二元合金。楊柯指導的博士研究生劉辰等近期的研究工作表明，利用鎂銅合金在生理環境中降解形成的堿性環境以及持續釋放鎂和銅離子的特點，賦予了新型可降解鎂銅合金抗菌、促成骨、促血管化等多重生物醫學功能，并確保其生物安全性和力學支撐作用，臨床應用價值極大。

　　銅是人體組織內重要的微量元素，對人體的代謝和多種酶的功能具有調節作用。銅能促進造血機能，調節鐵的吸收和利用，維護骨骼、血管、皮膚和內分泌的正常功能，促進骨骼、血管和皮膚膠原生成。銅缺乏會影響人體的分泌系統和免疫功能，導致貧血、血栓形成、冠狀動脈硬化、關節炎、骨質疏松等疾病的發生。銅的強烈抗菌作用已被人們認知并長期應用，它是唯一獲得美國環保署（EPA）抑菌性注冊的固體材料。銅能夠長效抑制致病細菌的生長，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、產氣腸桿菌、白色念珠菌、綠膿假單胞菌等多種細菌均具有高效的殺滅作用。

　　基于鎂金屬在生物環境中的可降解特性以及銅的眾多生物功能，楊柯團隊研究開發出具有多重生物醫學功能的鎂銅二元合金，申報了中國發明專利。研究表明，鎂銅合金在降解過程中持續溶出鎂離子和銅離子，但溶出速率在人體能夠承受的范圍之內，因此不會影響到生物安全性。溶血實驗和細胞毒性實驗結果表明，鎂銅合金具有良好的血液相容性和細胞相容性。抗菌實驗結果表明，鎂銅合金對金黃色葡萄球菌具有堿性抗菌和銅離子抗菌相結合的雙重抗菌作用，表現出更加優異的抗菌功能（見圖1）。此外，鎂銅合金還兼具明顯的促成骨（見圖2）和促血管化功能（見圖3）。

　　具有多重生物功能的新型可降解鎂銅合金的研究，實現了可降解鎂合金結構和生物醫學功能一體化，有助于解決植入材料在臨床中引發的感染等問題，使可降解鎂合金發揮更大的臨床治療作用，為醫生與患者提供了更優的選擇，也為推動生物可降解鎂合金的廣泛臨床應用提供了有力支持。相關研究結果已于近期在線刊登在Scientific Reports上（Chen Liu, Xuekun Fu, Haobo Pan, Peng Wan, Lei Wang, Lili Tan, Kehong Wang, Ying Zhao, Ke Yang, Paul K. Chu. Biodegradable Mg-Cu alloys with enhanced osteogenesis, angiogenesis, and long-lasting antibacterial effects, 2016, DOI: 10.1038/srep27374）。

　　圖1 金黃色葡萄球菌與不同材料浸提液共培養0h（a1-e1）、6h（a2-e2）、24h（a3-e3）和72h（a4-e4）后，材料的殺菌效果圖，（a）Mg；（b）Mg-0.03Cu；（c）Mg-0.19Cu；（d）Mg-0.57Cu；（e）304不銹鋼對照組 

　　圖2 前成骨細胞MC3T3-E1在鎂銅合金和純鎂浸提液中培養15天后茜素紅染色結果，（a）Mg；（b）Mg-0.03Cu；（c）Mg-0.19Cu；（d）Mg-0.57Cu；（e）空白對照組；（f）染色定量分析，*和**分別表示與純鎂組進行比較時具有顯著性差異（*p＜0.05）和明顯的顯著性差異（**p＜0.01），##表示與空白對照組進行比較時具有明顯的顯著性差異（##p＜0.01） 

　　圖3 人臍靜脈內皮細胞HUVECs在含有鎂銅合金和純鎂浸提液的Matrigel™基質膠中培養4h、8h和16h后的三維血管環結構形成結果