[發明專利]一種用于植入骨骼的鎂合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201810197277.6
• 申請日: 2018-03-10
• 公開（公告）號: CN108359868A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 周建武
• 申請（專利權）人: 溫州市贏創新材料技術有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06;C23C22/34;A61L27/04;A61L27/30;A61L27/32;A61L27/58;A61L31/02;A61L31/08;A61L31/14
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一種用于植入骨骼的鎂合金，其特征在于：按重量百分比計化學成分為Zn 1.5?3％，Mn 0.6?1.1％、Ca 0.3?0.8％、Si 0.3?0.45％、Sr 0.45?0.8％、Li 1?1.8％、Cr 2.5?3.5％、Cu 1?2％、Mo 1.3?1.4％、Sc+La+Ce：0.01?0.08％、Nb：0.1％～0.8％，余量為Mg和不可避免的雜質元素。本發明的鎂合金，其屈服強度≥370MPa，抗拉強度≥410MPa，伸長率≥18.5%，殺菌率≥90%，明顯高于其他缺少合金元素的產品，明顯高于沒有進行表面涂覆處理的同類產品。

技術領域

本發明屬于合金領域，特別提供一種用于植入骨骼的鎂合金。

背景技術

在醫用骨修復和骨植入材料中，不銹鋼、鈦鈦合金因其優良的力學性能、 生物相容性和耐腐蝕性能成為應用廣泛的材料。但是，不銹鋼和鈦合金的力學性 能與骨組織不匹配，特別是彈性模量，例如：不銹鋼的彈性模量約為200GPa，鈦合金的彈性模量約為100GPa，而骨組織的彈性模量約為10-40GPa。因此，植入體承擔了幾乎全部載荷。這樣在使用過程中會造成“應力屏蔽”，導致植入體周圍 的骨組織出現萎縮或疏松現象。同時，不銹鋼和鈦合金骨釘、骨板等植入體在骨組織痊愈后，需要后續的手術將其從人體中取出，增加了患者的痛苦和經濟負擔。

目前，臨床應用的血管支架以不銹鋼和NiTi合金為主要的制備材料。這些血管支架除了存在Ni溶出可能引起毒副作用的缺點外，還存在血管再狹窄和血栓 (約為20％)、血管內膜增生、慢性炎癥、抗血小板治療時間長(需要長期服藥 治療)、(植入支架的血管)無法適應血管的自然生長、出現意外時無法進行外科血管再造術(二次手術)、長期的內皮機能紊亂、后續的監測困難。

研究和開發高強韌且可以在體內降解的醫用材料，成為該領域中的重要發展 方向。可降解高分子材料可以在體內降解，但是其力學性能偏低，例如其彈性模量約為3-5GPa，應用于骨植入體時，無法應用于承力部位；應用于血管支架，存在嚴重的回彈，無法達到支撐血管的作用，而且高分子降解后產生酸積累，引起 肌體組織炎癥。

鎂合金的彈性模量約為40GPa，與骨組織非常接近，可以有效地減輕不銹鋼 或鈦合金植入材料造成的“應力屏蔽”現象。同時，鎂合金的具有較高的抗拉強 度，可以承受較大的載荷，應用于骨組織承載部位，也可以應用于血管支架，起到支撐血管的作用。鎂是人體內僅次于鉀的細胞內正離子，它參與體內一系列新 陳代謝過程，包括骨細胞的形成和加速骨愈合能力等。有證據證明，鎂的損耗反 過來可以引起骨組織停止生長，降低造骨細胞和破骨細胞的活性和導致骨質脆弱。 鎂還與神經、肌肉及心臟功能關系密切。美國建議成年男子每日需攝入的鎂量為 420mg。因此，用鎂及鎂合金作為醫用植入材料，其腐蝕溶解的鎂離子對人體的 微量釋放還是有益的。另外，鎂及鎂合金的標準電極電位較低(-2.36VSCE)，不耐腐蝕，特別是在含有Cl-1離子的人體體液中容易腐蝕降解。所以，鎂及鎂合金成為新一代可降解植入材料。

鎂及鎂合金作為骨植入材料的研究起始于上世紀的30-40年代。盡管臨床應用已經證明，鎂合金具有非常好的生物相容性，但是 由于鎂和鎂合金在人體中腐蝕降解的太快，會產生氫氣，限制了鎂合金作為植入 材料的應用。盡管高純度鎂(比如99.99％高純鎂)具有好的耐NaCl腐蝕性能， 但是其力學性能不到65MPa，不及骨組織的力學性能，也不及聚合物，無法應用 于承力骨修復和血管支架。因此，在降低鎂合金在體液中的腐蝕降解速度的同時， 提高鎂合金的強度韌性成為鎂合金應用于醫用材料的關鍵。