[發明專利]一種具有強烈抗菌功能的生物可降解鎂合金

有效

• 申請號: 201310598693.4
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN104645422B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 林瀟;任玲;楊柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: A61L31/02
• 分類號: A61L31/02;A61L31/16;A61L27/04;A61L27/54
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發明的目的在于提供一種具有強烈抗菌功能的新型生物可降解鎂合金。所述合金具備生物可降解的鎂基體，保證了合金在體內的降解特性。鎂及其合金具有良好的生物相容性及力學性能，保證了鎂合金植入的生物安全性。銅為合金中的主要抗菌元素，其含量控制在0.05?2wt.%（優選為0.1?1wt.%），以保證所述新型生物可降解鎂合金在具有強烈的抗菌性能的同時，具有可控的降解速率及一定的力學性能。通過調整銅含量，可以控制合金的降解速率，實現優異的抗菌效果和良好的周圍組織反應。

技術領域

本發明屬于生物材料技術領域，特別適用于醫用金屬材料領域，具體為一種具有強烈抗菌功能的新型生物可降解鎂合金。

背景技術

近年來，鎂及其合金以其良好的力學性能、生物相容性和生物可降解特性，受到人們的極大關注，有望成為新一代生物可降解植入材料。鎂及其合金具有高的比強度和比剛度；鎂的密度在1.74g/cm³左右，與人骨的密質骨密度(1.75g/cm³)相當；鎂的楊氏模量約為45GPa，更接近人骨的彈性模量(20GPa左右)，可明顯減小金屬植入物產生的應力遮擋效應。

鎂及其合金在體液環境中非常活潑，易在體內環境中發生腐蝕，從而實現生物降解，可避免二次手術取出植入物給病人帶來的痛苦和經濟負擔。鎂基金屬作為醫用植入材料的研究探索可以追溯到上世紀40年代。90年代起，隨著人們對鎂合金的不斷深入研究，在控制合金的耐蝕性能和力學性能的技術方面得到很大的提高，使其有望真正作為醫用植入材料而得到臨床應用。大量實驗研究顯示了鎂及其合金的降解及生物安全性。最近，生物可降解鎂合金植入器件在歐洲一些國家已經進入臨床實驗階段，合金顯示出良好的臨床修復效果。

醫用植入材料植入體內后，在植入物周圍易出現細菌感染情況，常常會導致治療失敗，給病人造成極大痛苦。目前增強植入物抗菌性的方法，一是進行植入物材料的表面處理，改變植入物表面的形貌、成分(載入抗菌物質)或物理化學性能，使其表面具有抗細菌粘附增殖的性能；另一種方法是使植入體材料本身具有抗菌性能。對于可降解鎂合金，若使之整體材料具有抗菌性，就可使之在植入體內后的降解過程中避免或減少細菌感染，達到更優的醫療效果。

銅(Cu)離子具有強烈的廣譜抗菌功能，對于金黃色葡萄球菌(S.aureus)、大腸桿菌(E.coli)等多種細菌都有強烈的殺滅作用。2005年，F.Heidenau等將銅離子加入到鈦合金表面的二氧化鈦涂層中，體外細菌檢測實驗表明，含銅的涂層具有明顯的殺菌效果。中科院金屬研究所的楊柯等人將銅加入到317L不銹鋼中，體內外實驗均表明含銅不銹鋼具有明顯的抗菌和抑制細菌生物膜形成的效果。銅是一種人體內必需的微量元素，對人體的代謝和多種酶的功能具有調節作用。人體內出現銅缺乏會導致一系列疾病的發生。還有研究表明，微量銅對骨骼系統的健康具有重要促進作用，軟骨病與銅缺乏有關。此外，銅缺乏會加重骨質疏松，而通過飲食補銅會減輕骨質疏松現象。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有強烈抗菌功能的新型生物可降解鎂合金。本發明所述合金在具有良好的生物相容性和體內可降解性基礎上，還具有能夠殺滅或抑制合金植入物周圍細菌的特點，從而避免或減少植入物周圍組織的感染發生，進一步提高鎂合金植入物的醫療效果。

本發明具體提供了一種具有抗菌功能的新型生物可降解鎂合金，所述合金具備生物可降解的鎂基體，保證了合金在體內的降解特性。鎂及其合金具有良好的生物相容性及力學性能，保證了鎂合金植入的生物安全性。銅為合金中的主要抗菌元素，其含量控制在0.05-2wt.％(優選為0.1-1wt.％)，以保證所述新型生物可降解鎂合金在具有強烈的抗菌性能的同時，具有可控的降解速率及一定的力學性能。通過調整銅含量，可以控制合金的降解速率，實現優異的抗菌效果和良好的周圍組織反應。