不锈钢、钛基和钛基合金是应用最广泛的人工外科生物材料。但由于它们不可降解，且力学性能与人体骨骼不匹配，术后可能发生长期不利影响或应力遮挡效应(stressshielding)。这可能会导致骨质流失，或是加大植入失败风险。为避免该弊端，生物降解材料植入物被用作替代品。而在各种生物降解材料中，镁合金在生理环境中具有独特的生物降解性能，以及与人骨组织相似的弹性模量，对新的骨骼形成有刺激作用。
　　
　　遏制镁合金临床应用发展的主要障碍，是它们在人体内会迅速降解。人体体液和血浆含有氯化物离子，会加速镁合金的腐蚀，产生氢气和局部碱化。尽管一些镁合金的耐蚀性可以通过添加铝、稀土元素和重金属来增强，但考虑到元素潜在的毒性和致病作用,合金材料可能不适用于生物医学应用。由于纯镁的力学性能和耐蚀性不理想，最近有学说提出用新型Mg-Ca和Mg-Sr合金作为替代品，但抗腐蚀性能仍不理想。
　　
　　因此必须合理控制镁合金的降解过程。在研究中，用沉积技术添加保护膜以抑制腐蚀，以及其他表面改性技术都得到了评估。离子注入是一种极佳的表面改性技术，已被用于多种材料，帮助改善其表面性能。与传统涂层技术相比，离子注入处理技术可在材料近表面引入适当数量的离子，以改变表面性质而不产生突变界面，这样通常薄膜脱层不严重。钛和铝等金属被植入以控制镁及其合金的降解率。在进行金属离子注入时，耐蚀性的改进往往与耐蚀金属氧化物的形成密切相关，并使近表面的镁含量大幅降低。很多时候，在进行金属离子注入后，仍然需要对样品表面进行进一步的调整，使金属氧化物的形成最优化，以及通过等离子体浸没离子注入（PIII）的氧复合离子注入能产生最佳效果。
　　
　　虽然快速表面降解相关问题必须解决，良好的抗菌性能和可接受的细胞毒性也是必要的。理论上，如果引入细胞相容性和抗菌元素，所产生的材料也具备强化的细胞相容性和抗菌特性。普通元素银、锌和铜，都具有良好的抗菌活性，虽然过量可能会引起有害影响。锆的细胞相容性和抗菌性能俱佳，据报道氧化锆呈低毒性，且有能力抑制其表面定植菌。在本文中，锆和氧离子注入依次进行，以改进Mg-Ca和Mg-Sr合金，它们的耐蚀性、细胞相容性和抗菌特性是系统化的。