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저자정보
Seong Ryoung Kim (Yonsei University Dental Hospital) Keon-Mo Lee (Asan Medical Center) Jin Hong Kim (University of Ulsan Asan Medical Center) Young Jin Choi (University of Ulsan Asan Medical Center) Han Ick Park (University of Ulsan Asan Medical Center) Hwa Chul Jung (U&I Corporation) Hyung Jin Roh (U&I Corporation) Jee Hye Lo Han (U&I Corporation) Joon Rae Kim (2nd Analysis Lab) 이부규 (서울아산병원)
저널정보
한국생체재료학회 생체재료학회지 생체재료학회지 제26권 제3호
발행연도
2022.9
수록면
525 - 543 (19page)
DOI
https://doi.org/10.1186/s40824-022-00279-1

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Background: Magnesium alloys have been receiving much attention for use in biodegradable metal implants because of their excellent mechanical properties and biocompatibility. However, their rapid breakdown and low bio activity can cause the implant to lose mechanical integrity before the bone is completely healed. Moreover, hydrogen gas released during degradation can significantly delay the tissue regeneration process. To solve the instability of magnesium alloys, Zn and Ca can be added to improve the mechanical properties and biocompatibility. One other way to improve the mechanical properties of Mg is plasma electrolytic oxidation (PEO), which provides a dense, thick ceramic-like coating on the Mg surface. In this study, high-purity Mg was selected as the control, and Mg-1wt%Zn 0.1wt%Ca alloy and PEO-treated Mg-1wt%Zn-0.1wt%Ca alloy were selected as the test materials; the results of radio graphic and histological analyses of their biocompatibility are reported herein. Materials and method: Nineteen New Zealand white rabbits were used in the study. Rod-bars (Ø2.7 × 13.6 mm) were placed on both paravertebral muscles, and cannulated screws (Ø2.7x10mm) were placed on both femur con dyle notches. Each animal was implanted in all four sites. X-rays were taken at 0, 2, 4, 8, and 12 weeks, micro-CT, and live-CT were taken at 4, 8, and 12 weeks. At weeks 4, 8, and 12, individuals representing each group were selected and sacrificed to prepare specimens for histopathological examination. Result: The results confirm that in vivo, Mg-1wt%Zn-0.1wt%Ca alloy had higher corrosion resistance than high-purity Mg and safely degraded over time without causing possible side effects (foreign body or inflammatory reactions, etc.). In addition, PEO treatment of Mg-1wt%Zn-0.1wt%Ca alloy had a positive effect on fracture recovery by increasing the bonding area with bone. Conclusion: Our results suggest that PEO treatment of Mg-1wt%Zn-0.1wt%Ca alloy can be a promising biomaterials in the field of various clinical situations such as orthopedic and maxillofacial surgerys.
#New Zealand rabbit #Biocompatibility #Magnesium #PEO (plasma electrolytic oxidation) #Hydrogen gas #Mg-1wt%Zn-0.1wt%ca alloy

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