[發明專利]醫用鎂合金/磷酸鈣復合材料

無效

• 申請號: 200710012204.7
• 申請日: 2007-07-20
• 公開（公告）號: CN101347639A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 張二林;杜輝;楊柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: A61L27/42
• 分類號: A61L27/42;A61L27/12;A61L27/04;A61L31/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及鎂合金/磷酸鈣復合材料，特別是一種適合作為在人體環境下使用的可吸收醫用鎂合金/磷酸鈣復合材料。

背景技術

在醫用骨修復和骨植入材料中，不銹鋼、鈦以及鈦合金因其優良的力學性能、生物相容性和耐腐蝕性能成為應用廣泛的材料。但是不銹鋼和鈦合金的力學性能與骨組織不匹配，特別是彈性模量，因此植入體承擔了幾乎全部載荷。這樣在使用過程中會造成“應力屏蔽”，導致植入體周圍的骨組織出現萎縮或疏松現象。同時，不銹鋼和鈦合金骨釘、骨板等植入體在骨組織痊愈后需要后續的手術將其從人體中取出，增加了患者的痛苦和經濟負擔。

研究和開發高強韌且可以在體內降解的醫用材料成為該領域中的重要發展方向?？山到飧叻肿硬牧峡梢栽隗w內降解，但是其力學性能偏低，例如其彈性模量約為3-5GPa，應用于骨植入體時，無法應用于承力部位；而且高分子降解后產生酸積累，引起肌體組織炎癥。

鎂合金的彈性模量約為40GPa，與骨組織非常接近，可以有效地減輕不銹鋼或鈦合金植入材料造成的“應力屏蔽”現象。同時鎂合金的具有較高的抗拉強度，可以承受較大的載荷，應用于骨組織承載部位。鎂是人體內僅次于鉀的細胞內正離子，它參與體內一系列新陳代謝過程，包括骨細胞的形成和加速骨愈合能力等。有證據證明鎂的損耗反過來可以引起骨組織停止生長，降低造骨細胞和破骨細胞的活性和導致骨質脆弱。鎂還與神經、肌肉及心臟功能關系密切。美國建議成年男子每日需攝入的鎂量為420mg。因此用鎂及鎂合金作為醫用植入材料，其腐蝕溶解的鎂離子對人體的微量釋放還是有益的。另外，鎂及鎂合金的標準電極電位較低(-2.36V?SCE)，不耐腐蝕，特別是在含有Cl^-1離子的人體體液中容易腐蝕降解。所以鎂及鎂合金可以被人體吸收。鎂及鎂合金作為骨植入材料的研究起始于上世紀的30-40年代。盡管臨床應用已經證明鎂合金具有非常好的生物相容性，但是由于鎂和鎂合金在人體中腐蝕降解的太快，會產生氫氣，限制了鎂合金作為植入材料的應用。盡管高純度鎂(比如99.99％高純鎂)具有非常好的耐NaCl腐蝕性能，但是其力學性能低，不及骨組織的力學性能。鎂合金盡管可以達到較高的強度，但是腐蝕降解速度快。另外，如何促進骨組織在鎂合金表面的早期愈合即表面骨組織相容性也是鎂合金植入材料面臨的一大難題。因此，獲得腐蝕降解速度低、具有高強韌和良好表面骨組織相容性的鎂基材料成為研究的關鍵。

在骨植入材料中，磷酸鈣是一類與人骨礦物質非常接近的陶瓷材料，具有很好的骨相容性。其中，羥基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)具有非常好的骨組織相容性和骨組織誘導性，被廣泛采用作為骨植入材料。研究者對羥基磷灰石系列骨植入材料進行了大量的研究工作。有研究指出單相的羥基磷灰石很難被人體吸收，但是含有β-磷酸鈣的雙相磷灰石具有很好的可吸收性。最近的研究更指出含鎂羥基磷灰石(W.L.Suchanek，等J.Solid?State?Chem，277(2004)：793-799)和含硅羥基磷灰石(E.S.Thian等Mater.Sci.Eng.C?27(2007)：251-256)與自然骨成分更接近，具有比單相羥基磷灰石更好的骨組織相容性和骨組織誘導性，成為新型改性羥基磷灰石。

因此，將鎂合金與磷酸鈣復合起來，利用磷酸鈣的良好骨組織相容性和骨組織誘導性以及磷酸鈣降解速度慢的特點，提高鎂合金的表面骨組織相容性和骨組織誘導性，同時降低鎂合金的腐蝕速率，可以開發出具有適當腐蝕降解速率、高強韌和良好骨組織相容性和骨組織誘導性的鎂合金基骨植入材料。

發明內容

本發明的目的就是提供一種可應用于醫用骨植入材料的鎂合金/磷酸鈣復合材料，該材料具有良好的生物相容性和滿意的耐腐蝕性能，而且能夠達到足夠的強度。

本發明的技術方案是：