[發明專利]醫用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體及其制備方法

無效

• 申請號: 201210035283.4
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102552973A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 鄭玉峰;顧雪楠;王利明;黃海生;李堅
• 申請（專利權）人: 浙江海圣醫療器械有限公司
• 主分類號: A61L27/04
• 分類號: A61L27/04;A61L27/32;A61L27/34;C22C23/00;C22C1/08;C22F1/06
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 張謙

技術領域

本發明涉及一種可降解吸收性Mg-Sr-Ca系合金醫用植入體及其制備方法。可降解吸收性Mg-Sr-Ca系合金的設計，無毒且具備良好的組織相容性，力學性能和降解速度可調，適合作為可降解骨科植入器械。

背景技術

目前醫用的生物可降解材料主要為可降解高分子材料和可降解陶瓷材料，可降解高分子材料包括聚羥基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)?、聚乙酸內酯(PCL)?及其共聚物、天然多糖類材料(纖維素、甲殼素)和天然蛋白質材料(膠原、纖維蛋白)等；廣泛應用的可降解陶瓷包括羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣和磷酸氧四鈣。可降解高分子材料雖能夠完全被人體吸收，但強度低，很難提供結構支撐的功能，且其體內降解產物易引發炎癥反應等問題；可降解陶瓷的缺點是韌性差，無法協調變形。

生物醫用金屬材料因其優良的力學性能、生物相容性和耐腐蝕性，在醫療器械領域廣泛使用。廣泛使用的生物金屬材料主要為316L、317L、304V不銹鋼、Co-Cr-Mo合金、純鈦、Ti-6Al-4V、TiNi合金。但是生物醫用金屬材料的缺點是不可降解，在體內將永久性以“異體”形式存在。同時，不銹鋼、Co-Cr-Mo合金和鈦合金的力學性能與骨組織不匹配，尤其是他們的彈性模量，如不銹鋼的彈性模量約為200GPa，鈦合金約為100GPa，而骨組織的彈性模量只有10-40GPa。因此導致金屬植入體植入后將承載幾乎全部載荷，造成骨組織的應力遮擋現象，即植入體周圍骨組織萎縮或疏松。

從生物相容性的角度來看，鎂是人體的必需元素，是體內第二重要的陽離子(K第一)，在人體中正常含量為25克，且半數存在于骨骼中。鎂具有多種生理功能，與生命的維持、身體的健康有著極其密切的關系。并且，人體對鎂的每日需要量大約300-700mg，超過生理需求量的鎂可經腎隨尿液排出體外，故腎功能正常者，每天用4~6g鎂，一般不會引起毒副作用。從材料學角度來看，鎂合金密度(1.75~1.85g/cm³)與人體密致組織(1.75g/cm³)相近，彈性模量約為45GPa，不到醫用鈦合金彈性模量(109-112GPa)的1/2，能有效緩解骨科植入物的應力遮擋效應，且具備良好的綜合力學性能和機械加工性能。鎂合金化學性質活潑，在溶液中尤其是含有Cl^-的人體體液環境中可腐蝕降解，被認為將成為新一代的可降解植入材料。綜上所述，若采用鎂合金制造骨科植入物，將同時兼具“生物醫用金屬材料”的力學性能優勢和“可降解高分子材料”的降解吸收的特點，具有良好醫用前景。

鍶普遍存在于食物和水中，是人體的微量元素，99%存在于骨和牙齒，其中骨中Sr含量大約為100-120mg/kg，在牙釉質中含量300mg/kg。Sr與Ca在元素周期表中同屬于第II族，在體液中都以二價離子的形式存在，有非常類似的性質，其吸收途徑、載體相同，Ca與載體結合的能力大于Sr，兩者在骨中的含量成反比，在新骨形成的初期Sr離子的濃度較高，隨著骨基質的成熟，Sr離子逐漸被Ca離子替換，Sr離子在骨基質中保持一定的比例可以維持骨質的正常功能。至今沒有關于過量Sr導致的毒性病癥的報道。

目前研究表明，口服Sr鹽可以促進骨組織形成，抑制骨吸收，從而增加骨量和提高骨強度，治療骨質疏松。由法國施維雅藥廠原創研制的雷奈酸鍶（歐思美）經臨床實驗表明對絕經后婦女的骨質疏松癥是一個可靠的治療藥物。由于Sr對骨組織生長的促進作用，Sr也被用于制備Sr-HA骨水泥以及在生物醫用金屬材料表面制備含Sr涂層。利用Sr部分替代HA中的Ca，導致晶格畸變從而影響HA的結晶性和溶解性。研究表明，Sr-HA骨水泥有利于骨生長和整合，減少由于骨質疏松造成的二次骨折的危險。在生物醫用金屬材料表面制備含Sr涂層，可通過緩慢釋放Sr²⁺，誘導骨組織生成，提高植入體的生物活性。

從材料學角度來看，Sr也是鎂合金中的一個重要合金元素。Sr能夠在固液界面前沿富集，產生成分過冷，阻礙晶粒長大，從而細化晶粒，改善澆鑄性能。同時，Sr可以提高鎂合金中H的溶解度，并與H生成SrH₂新相,?減少凝固過程中氣孔的產生。由于其晶粒細化作用以及形成的含Sr相具有高的熔點和與鎂基體之間較小的電位差，適量添加Sr可以提高鎂合金的室溫和高溫強度，改善鎂合金的高溫蠕變性能和抗熱裂性，提高鎂合金的耐腐蝕性能。例如在AZ91D中添加0.6%的Sr，其在3.5%?NaCl溶液中的自腐蝕電流密度由16.85A/cm²降低到2.01?A/cm²。