镁，一个困在论文里的优质骨科手术材料。

它具有理想的弹性模量、良好的生物相容性，体内可降解，甚至还具有促进骨生成、加速愈合的作用。

镁钉，用于骨科手术中的固定，本可以成为医生的好选择。

但它的应用之路困难重重：它的力学性能不够，还没拧到受损部位就断了或者滑丝了。它可降解，但“还没完成使命就消失了”，患者还没有修复好，已经降解掉了。

也正因为如此，全球都没有进入临床阶段、成功商业化的镁界面螺钉。

304永利集团2022级博士生罗颖，迎难而上，研发出全球首个进入临床试验阶段的镁界面螺钉，获得中国国际大学生创新大赛（2025）广东省冠军、国家银奖，荣膺“中山大学2025年大学生年度人物”。

力学破局：

突破思维定势，多维度改良结构特征

时间要回溯到2019年，还在硕士阶段的罗颖，选择了可降解镁金属骨科器械作为研究方向。

“我的导师王佳力教授，博士阶段就一直做镁材质骨科材料研究，逐渐认识到镁金属临床转化中的挑战性难题，这些为我指出了未来还需要努力的方向。”罗颖说。

罗颖获得中国国际大学生创新大赛（2025）广东省冠军、国家银奖

前路漫漫，她要克服的，正是此前科研人员和医疗器械企业未能克服的难题。

本科就读于电子信息工程专业，对结构设计有一定基础的罗颖，决定先从自己相对拿手的方向入手，解决第一步：镁界面螺钉的力学扭矩问题。

“如果只是单纯提高力学性能，把镁钉做得非常尖锐就行了，‘库哧库哧’就拧进去了。问题是，在实际临床中，骨钉一边贴着骨头，一边贴着肌腱；一边是硬组织，一边是软组织。这么尖锐的螺钉，还没有起到固定作用，患者的韧带已经‘千疮百孔’了。”罗颖描述。

罗颖选择的办法是突破传统界面螺钉设计思维定势，将目光聚焦到螺钉内外结构诸多参量的调整，来达到“不用很强的外力就能拧得进去，同时不对肌腱造成切割损伤”的目的。

罗颖绘制的部分设计图

前后大概调了30多版，罗颖最终通过多尺度拓扑优化、仿生力学结构设计，将镁钉扭矩提升数倍且极大程度减少螺纹对肌腱移植物的切割损伤。

实验数据表明，经过结构设计，镁界面螺钉抗扭矩性能2.6倍跨越式提升，达到临床使用的标准。这给了罗颖有了很大的信心，进一步攻坚。

纯度革命：

医疗级高纯镁将服役期延至3年以上

在想办法提高镁骨螺钉的力学性能时，罗颖本来还考虑过镁合金，硬度更合适，符合力学性能需求。

但是镁合金螺钉丢到模拟体液的细胞培养基后，“蹭蹭”往外冒气体。“气体一多，就会产生很高的细胞毒性，而且降解速率太快了。”罗颖说，“这就好比钉子再强大，但周围的‘地基’已经不扎实了，固定不了，钉子也是白费的。”

罗颖做实验

此时，又回到了镁钉的老大难问题——降解速度太快。

罗颖想到了高纯镁的路径，经老师介绍，联合中科院金属研究所、西安交通大学和宜安科技有限公司，共同攻关。

“传统工业级的纯镁，杂质含量仍然过高，体液环境下会因电化学腐蚀引起镁金属快速降解，无法满足临床需求。”罗颖说。

各方一起开会、碰撞思路、反复测试。“这个材料，最终是要用到人身上的。细胞实验发现有问题，我们就必须立即提出来。现在不解决，到时候在临床患者身上遇到了问题，再去想办法，那是不可能的。”罗颖说，“一定要重新做，不管我们花多长时间。”

团队共商研究

走过一些弯路后，大家想到的办法是通过真空提纯，不断高温熔炼，去除杂质。纯度越高，就越能去除其他杂质的干扰，避免让降解速率变快，通过气态原子选择性分离纯化以适配体内循环。

试了七八个版本，终于得到了99.999%，也就是俗称“五个9”的医疗级高纯镁，将镁界面螺钉服役周期延长至3年以上。

304永利集团教授、罗颖的导师王佳力介绍：“运动医学损伤中的交叉韧带重建愈合周期漫长，而且失败率较高，这跟肌腱移植物和骨界面的融合不佳有关。而镁在此方面有优势，镁金属内固定器械的研发，可能是解决该临床难题的有效策略。”

团队研发的镁界面螺钉还基于时序高效控释镁离子速率，精准级联组织整合，用于适配腱骨界面愈合。

动物实验：80只兔与180只羊的验证

解决完前两步，终于来到了动物实验阶段。为了做动物实验，本科阶段不是学医的罗颖，来到中山大学孙逸仙纪念医院骨科进行临床学习，了解来自一线医生和患者的对骨科手术材料的需求，更是跟着骨科的医生了解手术技术。

实地走访学习

“眼睛是会了。”她笑称。后半句是——“下手还是不行”。

为了更好开展研究，罗颖先自己去菜市场，买来兔和羊的下肢骨头，进行练习。直到自己觉得练得还可以，至少镁钉能够拧进去，便开始正式进入动物实验阶段。

“对着一个活体和对着从菜市场买回来的骨头，心理上还是有很多是需要去突破的。一开始，每进行一步，脑子和手要跟上，嘴里还得跟着念叨，下一步要干啥。”罗颖说。

一年时间，罗颖一共完成了80多只新西兰兔和180多只山羊的动物实验。从战战兢兢、如履薄冰，到后面行云流水，一气呵成。

动物实验

动物实验的结果，再次给了罗颖和老师同学们信心。高纯镁界面螺钉全面通关，细胞毒性、血生化、血常规等验证，具有优异的生物安全性。镁界面螺钉实现对肌腱移植物拉伸最大失效力的极大提升，超目前市面常用的PEEK等界面螺钉 58%，且步幅角度优化20%。

“在新西兰兔和山羊上做手术之后，分别在一个半月、三个月、半年、一年、一年半等时间点取材，对螺钉周围形成的一圈骨头进行定量分析。生物学评估表明，镁界面螺钉促进新骨加速生长，腱骨界面融合加强，重塑临床可行性标准。”罗颖说。

至此，“困在论文里”的优质骨科材料——镁，终于在实战层面，扬长避短，体现出了它的卓越性。

走向临床：让中国企业赢得先机 

2024年2月，在上市公司宜安科技的合作推动下，中大研发的镁界面螺钉启动了由北京协和医院牵头开展的多中心临床试验，用于患者交叉韧带重建。

这是全球首款进入临床试验阶段的镁界面螺钉产品。

截至目前，镁界面螺钉已经在110多例患者身上完成了手术，反馈良好。预计2027年完成所有临床试验，待完成注册申报获批产品注册证后，可以走向市场。

目前，我国关节植入物市场由外资主导，界面螺钉进口依赖度高达65%。这一领先突破，让中国企业赢得先机。

“学校产学研合作的流程非常快，让我们得以顺畅地推动跟企业的合作，顺利落地。学院更是提供了实验设备、资源等良好的平台。”罗颖说。

罗颖参与科普与社会服务

整个过程中，罗颖和团队总计发表论文40余篇，累积影响因子达700，总被引次数超3000，深度参与研究及成果转化。罗颖个人发表10篇SCI论文，授权4项发明专利，获得2024年度“中国科协青年人才托举工程博士生专项计划”支持。

罗颖感言：

我是幸运的。一路走来，我始终站在巨人的肩膀上。我的课题是从导师王佳力教授博士期间的研究试错中生长出来的，这让我少走了许多弯路。他总能在每次攻坚克难时，给出指引和支持。

我更是站在学校的肩膀上。感谢中山大学，是这里“敢为人先”的氛围和高效的产学研通道，给了我们“从0到1”的底气，让想法能快速落地。

同样，是站在学院的肩膀上。特别感谢我的家——304永利集团。她以开阔的胸怀，接纳了我这个电子信息背景的“外行”，给我提供了顶尖的平台和资源，让我能在医工交叉的道路上尽情探索。

这种种荣誉属于所有托举我，陪伴我奋斗的人。未来，我希望这颗“中国造”的骨钉，能帮助更多人稳稳地站起来，走向新生活。

本文转载自2026年4月7日中山大学微信公众号：全球首款临床镁界面螺钉诞生记：一位中大博士生的硬核突围