マグネシウム合金AZ31の機械的、腐食、細胞適合性特性に対する重度のショットピーニング（SSP）によって誘導されるナノフィートの影響

非標識：生物医学分野での生分解性マグネシウムベースの材料の適用は、生物学的環境での低疲労強度と高い腐食率によって非常に制限されています。ここでは、生物学的環境におけるこの合金の機能を強化するための表面粒子精製の可能性を評価するために、重度のショットピーニングによって生体適合性マグネシウム合金AZ31の表面を扱いました。AZ31サンプルは、細胞適合性特性に加えて、ミクロ/ナノ構造、機械的、および化学的特性の観点から研究されました。表面粒子構造と表面形態の進化は、光学、スキャン、透過電子顕微鏡を使用して調査されました。表面の粗さ、濡れ性、化学組成、および深さの微小な硬度と残留応力分布、疲労挙動、腐食抵抗が調査されました。骨芽細胞（骨形成細胞）を用いた細胞適合性テストは、サンプル抽出物を使用して実行されました。結果は、重度のショットピーニングが、周囲の骨芽細胞の成長に悪影響を与えることなく、AZ31の機械的特性を大幅に高めることができることを初めて明らかにしました。一方、腐食挙動は改善されませんでした。それにもかかわらず、ナノ結晶化された層全体を除去せずに、結晶学的格子欠陥の高密度で粗い表面層を除去すると、重度のショットピーニング後の腐食特性を改善するための良い可能性があり、したがって、この方法は幅広い整形外科用途のために研究する必要があります。生分解性マグネシウムが使用される。 重要な声明：バイオインプラントに最も一般的に使用される金属の主要な課題は、固定板、ネジなどとして使用する場合、インプラント検索の修正手術を必要とする非生分解性です。組織反応が有害であり、人体の多くの生化学的プロセスに不可欠です。しかし、特に繰り返される荷重下での不十分な機械的特性に加えて、生理学的環境におけるマグネシウム合金の迅速かつ制御されていない分解により、生物医学分野での適用が制限されています。本研究は、細胞適合性を維持しながら、マグネシウムベースの材料の機械的および化学的挙動を調整する可能性が高い比較的単純な表面ナノ結晶法の効果に関するDataを提供します。

UNLABELLED: The application of biodegradable magnesium-based materials in the biomedical field is highly restricted by their low fatigue strength and high corrosion rate in biological environments. Herein, we treated the surface of a biocompatible magnesium alloy AZ31 by severe shot peening in order to evaluate the potential of surface grain refinement to enhance this alloy's functionality in a biological environment. The AZ31 samples were studied in terms of micro/nanostructural, mechanical, and chemical characteristics in addition to cytocompatibility properties. The evolution of surface grain structure and surface morphology were investigated using optical, scanning and transmission electron microscopy. Surface roughness, wettability, and chemical composition, as well as in depth-microhardness and residual stress distribution, fatigue behaviour and corrosion resistance were investigated. Cytocompatibility tests with osteoblasts (bone forming cells) were performed using sample extracts. The results revealed for the first time that severe shot peening can significantly enhance mechanical properties of AZ31 without causing adverse effects on the growth of surrounding osteoblasts. The corrosion behavior, on the other hand, was not improved; nevertheless, removing the rough surface layer with a high density of crystallographic lattice defects, without removing the entire nanocrystallized layer, provided a good potential for improving corrosion characteristics after severe shot peening and thus, this method should be studied for a wide range of orthopedic applications in which biodegradable magnesium is used. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: A major challenge for most commonly used metals for bio-implants is their non-biodegradability that necessitates revision surgery for implant retrieval when used as fixation plates, screws, etc. Magnesium is reported among the most biocompatible metals that resorb over time without adverse tissue reactions and is indispensable for many biochemical processes in human body. However, fast and uncontrolled degradation of magnesium alloys in the physiological environment in addition to their inadequate mechanical properties especially under repeated loading have limited their application in the biomedical field. The present study providesdata on the effect of a relatively simple surface nanocrystallziation method with high potential to tailor the mechanical and chemical behavior of magnesium based material while maintaining its cytocompatibility.