科学网—极端制造｜可降解铁锰合金支架：制造、性能与骨科应用的前沿综述

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2026-5-8 09:52

| 个人分类: 极端制造 | 系统分类: 论文交流

作者

黄鑫，赵明纯*，尹起，姚建刚，赵颖超，尹登峰，曾荣昌，杨柯，Cuie Wen，Andrej Atrens

机构

烟台南山学院，中南大学，山东科技大学，中国科学院金属研究所，皇家墨尔本理工大学，昆士兰大学

Citation

Huang X, Zhao M C, Yin Q, Yao J G, Zhao Y C, Yin D F, Zeng R C, Yang K, Wen C E, Atrens A. 2026. Insights into biodegradable Mn-incorporated Fe-based scaffolds in orthopedics: bridging manufacturing techniques, physicomechanical properties, and multifunctional bioapplications. Int. J. Extrem. Manuf. 8 012011.

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/ae09e0

01 文章导读

在骨科植入物的候选材料中，可降解金属正成为新兴研究热点。近期， 中南大学 赵明纯教授课题组 在SCI期刊 《 极端制造（英文） 》 （ International Journal of Extreme Manufacturing ，IJEM）发表题为“ Insights into biodegradable Mn-incorporated Fe-based scaffolds in orthopedics: bridging manufacturing techniques, physicomechanical properties, and multifunctional bioapplications ”的综述文章，系统总结了铁锰合金作为骨科植入材料的适用性、制备方法、降解行为及生物学性能，并提出了未来发展方向，对推动可降解金属材料在骨科临床应用具有重要意义。

02 图文解析

图1 铁基、镁基和锌基生物合金的延伸率和屈服强度。

图1展示了各种镁基、锌基和铁基合金在拉伸和压缩条件下的屈服强度（YS）以及延伸率。铁基可降解金属因力学性能优异而受到关注，但其在生理环境下的降解速率却过于缓慢。Hermawan等人在2007年首次报道了Fe-35Mn可降解合金，引起了相当大的关注并催生了大量关于铁锰系列生物合金的后续研究。图2形象地展示了铁锰合金作为骨科植入物的适用性和要求，引入锰元素不仅加快了基体的降解速率，还改善了磁共振成像（MRI）兼容性，表现出其他铁基合金不具备的独特优势。本文综述了铁锰可生物降解合金的各项制造技术，以及在降解、力学和磁学性能以及成骨性能方面的最新研究进展，明确了铁锰合金作为骨科植入物的潜力。

图 2 可生物降解铁锰合金的各项性能 。

03 总结与展望

本综述明确了铁锰合金作为骨科植入物的潜力：其力学性能优异，具有MRI兼容性，并具备促进成骨的生物学作用。然而本综述也提出，目前铁锰合金面临的挑战在于不损害生物相容性的前提下，进一步提升合金的体内降解。因此未来的相关研究需在以下方面突破：

（1）成分优化与多元合金化：尝试引入Si、Pd、Ag等元素，调控降解行为与组织相容性；

（2）先进制造与结构设计：借助3D打印实现多孔支架的个性化定制，优化孔径与力学梯度；

（3）系统的体内长期验证：深入揭示降解产物代谢路径及生物安全性，为临床应用提供可靠依据。

04 作者团队及介绍

赵明纯

中南大学

赵明纯，博士、教授、博士生导师、升华学者。研究领域为极端环境服役高性能高品质材料的研发，专注于生物健康材料、先进轻材料及先进高强钢等研究方向。以第一或通讯作者发表SCI论文200多篇，自有榜以来每年都入选美国斯坦福大学全球前2%顶尖科学家榜单“终身科学影响力排行榜”与“年度科学影响力排行榜”、入选“全球顶尖前10万科学家排行榜”。曾荣获中国钢结构协会科学技术奖、湖南省自然科学奖二等奖、中国科学院优秀奖、师昌绪一等奖等学术奖励。现任多种国际材料期刊编委。主要主持项目涵盖高强钢和生物健康材料研究，部分科研成果实现产业化应用。

中南大学官网个人主页：

http://faculty.csu.edu.cn/zhaomingchun/zh_CN/index.htm

关于期刊

International Journal of Extreme Manufacturing ( 《极端制造》 ）， 简称IJEM ，中国机械工程学会极端制造分会会刊，致力于发表极端制造领域相关的高质量最新研究成果。自2019年创刊至今，期刊陆续被SCIE、EI、Scopus等20余个国际数据库收录。 JCR最新影响因子21.3，位列工程/制造学科领域第一 。 中国科学院分区工程技术1区，TOP期刊。 入选中国科技期刊卓越行动计划二期英文领军期刊。

期刊网址：

https://iopscience.iop.org/journal/2631-7990

http://ijemnet.com/

期刊投稿：

https://mc04.manuscriptcentral.com/ijem-caep

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主题：性能与骨科应用