[發明專利]一種可降解骨植入鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201811386576.0
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109252117B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 杜文博;程元芬;劉軻;王朝輝;李淑波;杜憲;付軍健
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: A61F2/02
• 分類號: A61F2/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種可降解骨植入鎂合金及其制備方法，屬于鎂合金技術領域。該材料的主要組成元素為Mg、Zn、Mn、Ca等元素，且質量百分含量為Zn 3.0?5.0％，Mn 0.2％，Ca 0.2％，其余為Mg和不可避免的雜質元素。低溫(270℃?300℃)反擠壓工藝制備該合金，抗拉強度可達250?350MPa，屈服強度可達190?250MPa，斷后伸長率不低于15％，顯微硬度不低于60維氏硬度(Hv)，在Hank’s模擬體液中的腐蝕速率小于0.5mm/y。本發明定量的分析鎂合金長期腐蝕后力學性能的變化，該合金特征在于腐蝕6個月后，屈服強度不低于30MPa，該合金材料的應用特征在于制備骨板、骨釘等骨植入物。

技術領域：

本發明涉及的是一種可降解骨植入鎂合金及其制備方法，本發明設計了一種適合作為人體環境下使用的可耐腐蝕降解骨植入材料，屬于鎂合金技術領域。

背景技術

人類在運動、工作和生活過程中經常出現意外受傷，從而造成不同程度的骨折或骨組織損傷。另外，隨著我國人口的逐漸老齡化，骨損缺也越來越嚴重，所以骨缺損治療是現代醫療技術中應當馬上攻克的難題。

生物鎂合金是近幾年興起的一種生物醫用金屬材料。與常見的不銹鋼、鈦合金、鈷合金等金屬基生物材料不同，鎂合金的密度、彈性模量和力學性能等與人體自然骨骼更接近，具有更好的生物相容性，可以有效降低應力屏蔽效應。應力屏蔽是指由于固定材料的力學分流對骨骼所造成的強度降低及愈合延遲等生物學影響。不銹鋼等高強度醫用合金極易對受傷骨形成應力屏蔽，導致骨誘導能力下降，新骨的強度降低，延緩愈合時間，引起局部骨質疏松和骨皮質變薄，植入材料取出后易發生再次骨折。而且這類惰性醫用金屬材料長期存在于體內可能會因運動摩擦和腐蝕釋放出有毒離子，造成局部過敏或炎癥反應，如鎳離子對人體有致敏反應，鈷元素可干擾細胞中某些核酸的代謝，可誘導機體發生癌變。另外，由于此類材料植入體內不能自發降解，必須通過二次手術將植入件取出，也增加了醫療成本和患者的痛苦。

近年來鎂合金作為可降解生物植入材料研究熱點主要集中于對鎂合金耐蝕性能和力學性能的提升。實際上，鎂合金的低耐蝕性既是其作為可降解材料的基本性質，但降解過快又是限制其在臨床應用的一大制約因素。眾多學者對如何提高其耐蝕性提出了各種思路和方法，但對鎂合金腐蝕之后的產物釋放、結構完整性和力學性能變化考慮較少。一方面，快速腐蝕會生成Mg²⁺、H²、OH^-、腐蝕沉淀等，甚至材料以顆粒形式直接脫落，對受傷組織和人體健康造成影響。另一方面，人體或動物大多數時間處于自由活動狀態，這會使植入材料受到各種拉伸、壓縮、剪切、磨損等多種力的作用，可能使鎂合金失效加快或斷裂，造成二次骨折的危險，因此腐蝕造成的力學性能變化也必須得到重視。針對現有的醫用植入金屬材料的缺陷，開發具有較好力學相容性，并且可在人體內降解，無毒副作用的新型醫用金屬植入材料具有重要意義。本發明選用有較好生物相容性合金化元素Mn、Zn、Ca，同時通過熱加工的方法提高鎂合金的力學及耐蝕性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可降解骨植入鎂合金及其制備方法，通過優化設計鎂合金的制備方法，使鎂合金獲得細小均勻的組織，從而提高材料的力學性能及耐蝕性能，開發能滿足骨植入材料需求的可降解鎂合金。

本發明所述目的的實現包括以下步驟：

該材料的主要組成元素為Mg、Zn、Mn、Ca等元素，且質量百分含量為Zn 3-5％，Mn0.2％，Ca 0.2％，其余為Mg和不可避免的雜質元素。

一種可降解骨植入鎂合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)原材料加工成鑄錠如Φ35×30mm的鑄錠，采用大型箱式熱處理爐，對合金鑄錠進行均勻化熱處理，即在300℃-400℃保溫0-24h，隨后對鑄錠進行空冷或水冷；