[發明專利]生物醫用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201410597060.6
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104328319A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 康志新;劉勇;張俊逸;周連利;甘義維;李元元
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲

技術領域

本發明屬于生物醫用材料技術領域，具體涉及一種生物醫用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金及其制備方法與應用。

背景技術

近年來，心血管疾病的發病率越來越高，血管內支架是治療心血管疾病最有效的方法之一。目前應用于制作血管支架的材料主要包括醫用高分子材料和醫用金屬材料。醫用高分子材料強度偏低，且降解產物易引發炎癥和腫脹等問題。而金屬材料如不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金均為生物惰性材料，植入后將永久存在于血管內部。支架與血管內壁的長期接觸造成血管壁損傷以及內膜增生。因此，以鎂及鎂合金為主要代表的具有生物可降解特性的新一代醫用金屬材料成為生物醫用材料領域的研究熱點。

與現已投入臨床使用的醫用高分子和不可降解金屬材料相比，鎂合金具有以下突出優勢：(1)良好的組織相容性，支架植入后不易發生再狹窄等問題；(2)鎂是人體內必需的營養元素之一，成人體內每日鎂的需求量超過350mg，過量的鎂可以通過尿液排出，無毒副作用。因此，鎂合金支架降解過程中產生的鎂離子不僅對人體無危害，而且可以滿足人體對鎂的正常生理需求；(3)其資源豐富，價格低廉。然而，鎂及其合金的標準電極電位(-2.37V)很低，存在腐蝕速度過快的問題。降解速度過快會導致植入材料在組織完全愈合前就已經發生嚴重腐蝕，其穩定性降低，進而影響機體生理功能。針對鎂合金耐蝕性差的問題，人們開發出醫用耐蝕鎂合金。例如申請號為201310275808.6、名稱為“生物醫用可降解耐腐蝕Mg-Zn-Zr合金及制備方法”的專利文件中就公開了一種可用于人體植入材料的生物醫用耐蝕鎂合金。但該合金存在強度較低問題。鎂的晶體結構為密排六方，室溫下的獨立滑移系較少，只有基面滑移，因此鎂合金在室溫下塑性低，加工成形困難。合金化是解決以上問題的有效途徑，采用合金化不僅能夠改善合金的耐蝕性能，而且還能細化晶粒提高合金韌塑性。但對于生物醫用鎂合金，在通過合金化提高合金性能同時，還需注意不能引入對人體有害的合金元素，如Al元素雖然能提高鎂合金耐蝕性能，但Al元素不是人體的必需微量元素，反而具有神經毒性，易導致早老性癡呆。

發明內容

為了解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種生物醫用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金。

本發明的另一目的在于提供上述生物醫用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述生物醫用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金在血管支架醫學材料中的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種生物醫用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金，所述合金由以下重量百分比的組分組成：Gd2～7％、Nd0～2％、Zn0.1～1％、Zr0.1～0.5％，余量為Mg和不可避免的雜質元素。

所述合金各組分的重量百分比優選為：Gd2.63～6.35％、Nd0～1.6％、Zn0.48～0.86％、Zr0.12～0.39％，其余為Mg。

上述生物醫用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)以高純鎂錠、高純鋅錠、Mg-Gd中間合金、Mg-Nd中間合金、Mg-Zr中間合金為原料，根據三種中間合金中Gd、Nd和Zr的重量百分含量和需制備的Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金中各組分的重量百分比進行備料；

(2)在氮氣和二氟一氯甲烷(CHClF₂)混合氣氛保護下，將高純鎂錠加熱至完全熔化，在熔體溫度為700～720℃時加入高純鋅錠，升溫至750℃依次加入Mg-Gd、Mg-Nd、Mg-Zr中間合金，加入過程中當前一種中間合金完全熔化后再加入下一種，并不斷攪拌使之混合均勻得到合金熔體；

(3)將步驟(2)的合金熔體中加入原料總重量0.5％～0.8％的精煉溶劑精煉3～5min，停止攪拌，靜置15～20min；

(4)將合金熔體溫度降至700～720℃，除去表面浮渣，澆入預熱溫度為240～260℃的模具中形成合金鑄錠，澆注過程中通過向熔體表面輸送氬氣，始終保持熔體與空氣直接接觸，冷卻后得到生物醫用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金。

步驟(1)中所述的高純鎂錠和高純鋅錠是指質量百分含量大于99.99％的鎂錠和鋅錠；所述的Mg-Gd中間合金是指Gd的質量百分含量為25％的Mg-Gd中間合金；所述的Mg-Nd中間合金是指Nd的質量百分含量為30％的Mg-Nd中間合金；所述的Mg-Zr中間合金是指Zr的百分含量為30％的Mg-Zr中間合金。