[發明專利]一種抗感染醫用材料鈦合金

有效

• 申請號: 201810301000.3
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108728692B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 席通;趙金龍;楊柯;楊春光
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/03;C22F1/18;A61L27/06;A61L27/50
• 代理公司: 21001 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 崔曉蕾

本發明涉及醫用鈦合金材料領域，具體為一種抗感染的醫用鈦合金。該醫用鈦合金的化學成分如下(重量％)：Al：5.5?6.5％，V：3.5?4.5％，Ga：0.2?4.0％，余量為Ti及其他不可避免的雜質元素。通過在醫用Ti6Al4V合金基體中添加適量的Ga元素，從而賦予Ti6Al4V醫用鈦合金優異的抗細菌感染功能。該合金可廣泛應用于骨科、口腔科等臨床領域中使用的各類醫用鈦合金醫療器械，能夠進一步顯著地降低現有植入物用鈦合金器械使用中引發的細菌感染風險。

技術領域

本發明涉及醫用鈦合金材料領域，具體為一種抗感染的醫用鈦合金。

背景技術

醫用鈦合金由于無磁性、無毒性、優異的生物相容性、良好的耐磨耐蝕性及綜合力學性能，是目前臨床廣泛應用的一類醫用金屬材料，已被廣泛地應用在人工關節、骨折內固定器械、脊柱矯形內固定系統、齒科修復等眾多植入器械。Ti6Al4V是第一代廣泛用于制造植入器械的醫用鈦合金，它的主要合金元素為Al(5.5-6.5wt.％)和V(3.5-4.5wt.％)。相比于純鈦，Ti6Al4V為α+β型鈦合金，具有優異的力學性能和良好的加工性能，作為外科修復材料如接骨板、髓內釘等具有較長的臨床應用歷史。

然而，醫療器械在使用過程中，存在手術部位細菌感染的問題，并且由醫療器械所引發的局部細菌感染是目前最常見的并發癥之一，植入醫療器械的應用會進一步增加術后感染的發生。術后感染不僅導致較差的功能恢復，而且延長患者住院時間，患者還需經歷再次手術取出植入醫療器械并清除病灶，給患者帶來沉重的經濟負擔和精神壓力。世界衛生組織的統計數據顯示，每天全世界有超過1400萬人經歷著院內感染的風險，其中60％的細菌感染與使用的醫療器械相關。據統計，在醫療水平發達的美國，其骨科植入物相關感染的年發病率達到了4.3％左右?，F階段愈發嚴重的細菌感染問題不僅給患者帶來了巨大的身心痛苦和沉重的經濟負擔，也會對醫院和社會等造成不同程度的負面影響。

因此，本發明研究開發了一種抗感染醫用鈦合金，首次創新性地提出了在常用醫用鈦合金的基體中添加Ga元素，通過相應的熱處理，賦予材料優異的抗菌性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種抗感染醫用材料鈦合金，通過在醫用Ti6Al4V合金基體中添加適量的Ga元素，從而賦予Ti6Al4V醫用鈦合金優異的抗細菌感染功能。該合金可廣泛應用于骨科、口腔科等臨床領域中使用的各類醫用鈦合金醫療器械，能夠進一步顯著地降低現有植入物用鈦合金器械使用中引發的細菌感染風險。

本發明的技術方案是：

一種抗感染醫用材料鈦合金，其特征在于：按重量百分比，該材料的化學成分為：Al：5.5-6.5重量％，V：3.5-4.5重量％，Ga：0.2-4.0重量％；其余為Ti及不可避免的雜質，合金中雜質元素含量符合醫用鈦合金國家標準中的相應要求。

作為優選的技術方案：Ga元素的范圍為Ga：1.0-2.0重量％。

本發明提供了上述抗感染醫用材料鈦合金的制備方法，其特征在于：所述的抗菌鈦合金采用真空感應冶煉獲得，其中Ga元素是以Al-Ga中間合金的形式加入。

本發明還提供了上述醫用鈦合金的制備方法，其特征在于：冶煉所得的醫用鈦合金采用以下熱加工及熱處理工藝：

熱加工：合金于850-950℃均勻化處理1-3小時，開坯鍛造，分多道次鍛造成坯料，終鍛造溫度不低于800℃；

固溶熱處理：750-900℃固溶處理0.5-1小時，空冷或水冷至室溫。