[發明專利]生物可降解羥基磷灰石-鎂鈣金屬基復合材料

無效

• 申請號: 200910103351.4
• 申請日: 2009-03-11
• 公開（公告）號: CN101524558A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 高家誠;張敏
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: A61L27/42
• 分類號: A61L27/42;A61L27/58;A61L27/12;A61L27/04
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及一種生物可降解羥基磷灰石-鎂鈣金屬基復合材料，具體的 說，是一種以鎂鈣合金為基體，羥基磷灰石為增強體的生物復合材料，屬于 生物醫用材料領域。

背景技術

鎂及鎂合金具有生物可降解性，是骨組織修復與替換用理想的金屬材料。 它與常用生物金屬材料相比，(1)在人體內約有1摩爾，其中約一半儲存在骨 組織中。其密度(1.74～2.0g/cm³)遠低于醫用鈦合金(4.4～4.5g/cm³)，與人 骨密度(1.8～2.1g/cm³)相近。(2)有高的比強度和比剛度，楊氏模量為41～ 45GPa，不到鈦合金(110～117GPa)的1/2，可有效緩解應力遮擋效應。(3) 是人體細胞內第二重要的陽離子，其含量僅次于鉀。鎂能激活體內多種酶， 抑制神經異常興奮性，維持核酸結構的穩定性，參與體內蛋白質的合成、肌 肉收縮及體溫調節。(4)標準電極電位(-2.37V)很低，在含有Cl^-的人體環 境中耐腐蝕性低，形成的氧化物無毒可溶，可隨尿液排除，對身體沒有損害。

鎂及其鎂合金作為可生物降解醫用金屬材料，其應用始于上世紀初。1907 年，Lambotte嘗試用純鎂骨釘固定骨折傷口，但由于鎂基體腐蝕過快以及皮下 產生過量氫氣而失敗。從20世紀90年代起，隨著人們對鎂合金生產技術等研 究的不斷深入，在控制鎂合金耐腐蝕性方面得到了很多提高，鎂合金的生物 醫用性又重新引起人們的關注。

為了控制鎂合金的降解速率，同時保持其良好的生物相容性，生物材料 工作者開展了對生物鎂鈣合金的研制工作。德國學者B.Denkena等(B.Denkena， F.Witte，C.Podolsky，A.Lucas.Degradable?implant?made?of?magnesium?alloys. Proc.of?5^th?euspen?international?conference，2005)對鎂鈣合金進行了腐蝕性能研 究。結果表明，與AZ91相比，鎂鈣合金腐蝕更均勻，更適合用作植入材料， 但腐蝕速率仍需改善。Zijian?Li等(Zijian?Li，Xunan?Gu，Siquan?Lou，Yufeng Zheng，The?development?of?binary?MgCa?alloys?for?use?as?biodegradable?materials within?bone.Biomaterials，2008)研究了鎂鈣二元合金的腐蝕性能和生物學性 能。體外腐蝕試驗結果表明，合金的顯微組織和加工工藝對腐蝕行為有影響。 Mg₂Ca相的增加會提高合金的腐蝕速率。L-929細胞毒性試驗表明，鎂鈣合金 沒有引起細胞毒性。同時與商用Ti螺釘相比，MgCa螺釘植入兔子長骨1、2和3 月后，其造骨細胞和骨細胞活性更高。另外，血清中，合金在不同降解階段 濃度沒有明顯變化。新西蘭學者Alexis?Pietak等(Alexis?Pietak，Patricia Mahoney，George?J.Dias，Mark?P.Staiger，Bone-like?matrix?formation?on magnesium?and?magnesium?alloys.J?Mater?Sci：Mater?Med(2008)19：407-415)評 價了鎂基材料上體外骨細胞培養的可行性。研究表明，純鎂、AZ21和Mg0.5Ca 等鎂材料支持基質細胞的吸附、分化及向骨狀顯性(可轉變為骨狀基質)的 轉變生長。以上研究表明，鎂鈣合金有良好的生物相容性和均勻的降解行為， 但腐蝕速率、生物活性和力學性能有待改善，目前主要的方法有加工變形、 表面改性和合金化。