金属基可植入材料在骨科、心脑血管、等生物医学领域应用广泛，但不锈钢、钛合金、钴铬合金等传统材料通常不具有可降解特性，长期植入可能带来金属碎片释放、免疫排异反应、细菌感染、应力屏蔽以及二次手术取出伤害等问题。镁及镁合金凭借其优异的生物相容性、可降解性以及与人体骨相近的力学性能，被认为是新一代极具潜力的生物医用可植入材料。然而，镁合金在体内降解是一个长期、复杂且动态的过程。降解过程中会释放Mg²⁺、H₂、OH⁻、Mg(OH)₂/MgO以及不溶性颗粒等多种产物，这些产物会与人体微环境中的细胞、蛋白、离子、pH等相互影响，既可作为有利因素促进组织修复，也可能带来炎症、气腔、细胞毒性等风险。因此，系统理解镁合金降解产物与体内微环境的相互作用，已成为推动镁基医疗器械临床转化的关键。

郑州大学材料科学与工程学院李敬安教授团队发表综述文章“Bioactive Components of Degradation Products from Biomedical Magnesium Alloys: Interactions with the In Vivo Microenvironment”，系统总结了医用镁合金降解产物与不同体内微环境的相互作用，探讨其生物效应和分子机制，为镁基植入物与药物协同治疗提供了重要参考。

• 研究主要内容

该综述以“镁合金降解产物如何与体内微环境对话”为主线，系统构建了从材料腐蚀、产物释放到细胞响应、组织修复的完整逻辑框架，核心在于将镁合金降解产物从“腐蚀副产物”提升为主动参与生理活动调控的“活性治疗因子”。文章首先解析了镁合金在生理环境中的腐蚀行为，指出其低电极电位、疏松表面膜以及合金成分、加工状态、蛋白吸附、血流剪切力、机械应力和脂质环境等因素共同导致的体内非均匀、时空依赖的降解特征，系统梳理“降解产物群”的来源。随后，文章重点总结了这些活性产物对细胞增殖与凋亡、细胞迁移与分化、炎症反应及组织修复的调控效应，以及PI3K/Akt、Wnt/β-catenin、BMP/Smad、MAPK、NF-κB、AMPK/mTOR等信号通路网络。在此基础之上，全面概述活性产物对骨、心脑血管、胆道、气管、口腔、伤口、颅骨和肿瘤等多种微环境的作用机制和生物学效果，并从合金成分与加工、表面改性与涂层、几何结构与形态设计三方面提出优化策略，在降解速率、力学支撑与生物活性之间取得平衡。

• 研究亮点

1. 从“腐蚀副产物”到“活性治疗因子”：镁合金降解产物不再只是腐蚀副产物，而是能够主动参与调控细胞命运、炎症微环境和组织修复的活性成分。

2. 构建“降解产物群—信号通路—生物效应”机制网络：系统梳理Mg²⁺、OH⁻、H₂、Mg(OH)₂/MgO及不溶性颗粒等多种产物，协同调控PI3K/Akt、Wnt/β-catenin、BMP/Smad、MAPK、NF-κB、AMPK/mTOR等多条信号通路，形成完整的分子机制。

3. 覆盖多种人体组织与疾病微环境：包括骨修复、心脑血管、胆道/胰道/尿道、气管/食管、口腔颌面、伤口闭合、颅骨修复和肿瘤治疗，全面展示镁合金的广泛应用潜力。

4. 生物机制与器械设计深度融合：在讨论生物学机制的基础之上，从合金成分与加工、表面改性与涂层设计、几何结构与形态设计三个层面提出优化路径。

• 研究亮点

图1. 降解产物与微环境总结。

图2. 镁基降解产物的抗肿瘤特性。

• 研究成果

1. 构建“降解产物—微环境—生物效应”的系统理论框架：系统阐述产物的来源、释放规律及其与体内微环境的交互方式。

2. 总结降解产物调控的信号通路网络：归纳多条关键通路，串联起“降解产物—信号通路—细胞行为—组织修复”的调控机制。

3. 完成了多组织微环境的应用评估与证据整合：文章按不同微环境逐一分析，涉及抗炎、抗菌、抗癌、促修复等多个方向，并汇总了商用镁植入物、动物实验和临床案例。

4. 提出新型镁合金器械的优化策略：“合金—涂层—结构”三位一体，协同优化镁合金器件的应用特性，促进临床转化。

• 研究总结

镁合金降解产物正深刻改变生物医用金属材料的研究范式。它们在完成力学支撑功能的同时，还能通过Mg²⁺、H₂、OH⁻等活性产物参与抗菌、抗炎、抗癌、成骨、成血管和神经保护等过程。然而，镁合金在体内降解受多种因素耦合影响，现有研究大多以单一因素和小动物实验为主，长期生物安全性和人体植入数据仍待积累。未来，随着机器学习和交叉学科的发展，镁合金器械有望实现更精准的降解调控和“器械—药物”协同治疗，为人类疾病治疗提供新方案。

• 作者团队介绍

马一鸣

第一作者简介：马一鸣，郑州大学材料科学与工程学院2023级本科生，中国生物医学工程学会介入医学工程分会学生会员，曾任一项大学生创新计划项目负责人。荣获“郑州大学三好学生”、“郑州大学优秀学业二等奖学金”、“优秀团员”等多项荣誉称号，现已推免至西安交通大学攻读硕士学位。

李敬安

通讯作者简介：李敬安，郑州大学材料科学与工程学院副教授、博士生导师，主要从事镁合金血管支架类药性涂层设计与研究，主持和参与国家自然科学基金 (含重点项目两项) 和国家重点研发等多个项目，近三年 (2024-至今) 指导学生发表学术论文30余篇，其中多篇入选ESI高被引论文。H-index 43。兼任中国生物材料学会心血管材料分会常务委员/党小组成员、中国生物医学工程学会介入医学工程分会联系人、中国生物医学工程学会青年工作委员会委员。目前担任Discover Applied Sciences 期刊副主编、《中国生物医学工程学报》期刊首届青年编委、Rare Metals 期刊青年编委、Coatings 特刊编辑，及多部期刊顾问委员等。曾担任Advanced Materials 等多部科学期刊审稿人。指导学生获得河南省优秀学士/硕士学位论文、国家奖学金等多项荣誉。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2079-6412/16/6/714

• Coatings 期刊介绍

主编：Dr. Emerson Coy, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poland; Prof. Dr. Wei Pan, Tsinghua University, China

Coatings (ISSN 2079-6412) 是一个国际性开放获取英文学术期刊，旨在发表报道最新研究成果的原创性研究论文和对前沿技术要点进行系统化总结的综述性文章。期刊研究领域包括涂层的制备技术、微观结构表征、性能评估及应用开发，表面、界面及薄-厚膜领域的研究等。研究范围涉及建筑、汽车、航空航天、电子、生物医学等多个行业应用，同时也关注涂层的环境友好性、可持续性以及新型涂层材料的开发。目前，该期刊已被SCIE (Web of Science)、Scopus、Ei Compendex、CAPlus/SciFinder、Inspec等多个国际核心数据库收录。

2025 Impact Factor：3.4

2025 CiteScore：6.1

Time to First Decision：12.3 Days

Acceptance to Publication：2.8 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/coatings

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