[發明專利]一種可控降解的鎂基金屬材料

有效

• 申請號: 201310362427.1
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104415403A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 張文芳
• 申請（專利權）人: 蘇州納晶醫藥技術有限公司
• 主分類號: A61L31/10
• 分類號: A61L31/10;A61L31/08;A61L31/02;A61L31/14;A61L27/34;A61L27/32;A61L27/04;A61L27/50
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技術領域

本發明涉及一種可控降解的鎂基金屬材料，屬于醫用生物材料領域，本發明可控降解的鎂基金屬材料表面涂覆有改性生物活性玻璃成分，其中改性生物活性玻璃成分是納米生物活性玻璃顆粒通過接枝聚乳酸形成，通過控制改性生物活性玻璃成分中接枝聚乳酸的重均分子量以及添加的高分子材料的種類及涂覆厚度，可以有效的控制鎂基金屬材料的降解時間。

背景技術

鎂是人體代謝必需的元素，在人體內的含量僅次于鉀、鈉、鈣，骨組織中大約占體內所有鎂的一半。研究認為鎂是許多酶的輔助因子，具有穩定DNA和RNA結構；在體內鎂通過腎臟和腸道保持在0.7和1.05mmo1/L之間；鎂可刺激新骨生長，組織相容性好。鎂的主要缺點是低耐蝕性，在pH(7.4-7.6)的生理環境中，鎂具有很強的還原作用從而在組織充分愈合前丟失力學完整性，并產生機體無法及時吸收的氫氣。早期應用于人體中的鎂基材料植入體內后產生大量的氣體導致鎂無法應用于人體，所以制備可控降解的鎂基合金，使鎂降解過程中產生的氫氣被組織液代謝掉具有非常現實的意義。

生理環境下鎂快速腐蝕是作為于骨科植入的最大限制，為此，研究者們通過各種方法對鎂進行表面改性，以期得到可控降解的鎂合金材料；也有的研究者在鎂中添加Zn、Ca等金屬成分，期望能得到加工和降解性能更好的鎂合金材料。

生物活性玻璃(BAG)是一種質硬、固態透明的生物活性材料。它由SiO₂、Na₂O、CaO、和P₂O₅等物質組成。生物活性玻璃的主要成分是硅酸鹽，植入體內后其表面可形成一種高反應性的富硅凝膠層。它具有良好的生物相容性和力學性能，其特點是具有迅速的成骨作用，多數生物活性玻璃是A類生物活性材料，既有骨生成性(osteoproductive)，又有骨引導(osteoconductive)，與骨和軟組織都有良好的結合性。因此，BAG被認為是可應用在修復領域的良好生物材料。

BAG與生理溶液接觸后，其中的Na等離子與溶液中的H⁺迅速交換，導致局部環境pH值升高；SiO₂以si(OH)₄的形式溶于溶液中，在界面處形成si-OH，并在粒子表面形成富含硅溶膠的凝膠層。該層為鈣磷的沉積提供了場所。開始鈣磷層呈無定形狀態，隨著厚度和結晶尺寸的增加而轉變成為羥基磷灰石(HA)晶體，其表面反應釋放的可溶性硅、鈣、磷和鈉離子，可以增強材料界面細胞的胞內和胞外反應，促進成骨細胞或其前體的增殖和分化，調節成骨基因的表達以及生長因子的產生，因此，BAG具有很強的生物誘導活性，其誘導成骨的能力優于HA。由于BAG表面存在大量的硅羥基，因此可將其作為改性的橋梁，將聚乳酸分子引入到其表面，從而改善其界面相容性。將改性后的B?A?G與不同分子量和降解性能的聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)或及其共聚物(PLGA)、復合，能夠得到可控降解的力學性能優異的復合材料，同時可以很方便的控制鎂基金屬材料表面的涂層，進而有效控制鎂基金屬材料的降解。

常見的醫用可將解高分子材料有如聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)、及其共聚物(PLGA)、聚己內酯和聚二氧環已酮等，其中聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)及其共聚物(PLGA)應用更為廣泛。其中聚乳酸包括PLLA和PDLA，高分子量的聚乳酸降解緩慢，在體內會長期存留，此外聚乳酸內固定件體內降解后產生的局部酸性環境，易造成骨組織無菌性炎癥，且聚乳酸固定件力學強度不足，缺乏骨結合能力。因此，聚乳酸改性以提高其相關性能已成為研究熱點，改性的主要目的是為了增強材料的力學強度、控制其降解速率及中和降解產物的酸性，使其有更好的生物相容性。

金屬鎂和聚乳酸等可降解材料復合制備醫用植入材料的研究得到了廣泛的報道，我們研究鎂基合金表面涂覆不同厚度的聚乳酸材料，實驗發現，聚乳酸直接涂覆的厚度與鎂絲的降解之間沒有出現線性關系，其中有一組材料中涂覆后的反而比涂覆薄的，其中的高純鎂絲降解的更快，可能是聚乳酸涂層越厚，降解過程中形成的酸性環境使包覆在內部的鎂降解的速度越快，因此很難制備出可控降解的鎂基合金聚乳酸醫用材料。