[發(fā)明專利]一種二氧化錳催化降解鐵基植入物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910028032.5
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109482864B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高成德;帥詞俊;王麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/105;B22F9/04;C22C38/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發(fā)明涉及一種二氧化錳催化降解鐵基植入物及其制備方法；屬于生物醫(yī)用植入物設(shè)計和制造技術(shù)領(lǐng)域。所述二氧化錳催化降解鐵基植入物中，含有鐵、碳及二氧化錳。其制備方法包括如下步驟：按設(shè)計組分配取碳、二氧化錳及鐵粉末，在氬氣保護下進行球磨混合，隨后采用選擇性激光熔化工藝得到二氧化錳催化降解鐵基植入物。本發(fā)明的有益效果是采用碳充當(dāng)電偶腐蝕的陰極，利用其標(biāo)準(zhǔn)電位高、導(dǎo)電性能好的特點，提高了所述鐵基植入物的降解速率，更重要的是利用二氧化錳催化鐵?碳電偶腐蝕中的陰極反應(yīng)速率，從而顯著提高了鐵基植入物的陽極反應(yīng)速率，進而大幅加快了其降解速率。本發(fā)明提出的方法能夠有效解決常規(guī)鐵基植入物降解過慢的問題，從而促進了其在骨修復(fù)中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二氧化錳催化降解鐵基植入物及其制備方法；屬于生物醫(yī)用植入物設(shè)計和制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鐵是人體必需的營養(yǎng)元素之一，能夠合成人體血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素及多種酶,對人體多種生理功能的發(fā)揮起著重要作用；同時，鐵基合金具有高強度、彈性和塑性，能夠為受損骨組織提供足夠支撐；更重要的是，鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是-0.44V，能夠通過腐蝕在人體內(nèi)逐漸降解。因此，鐵基合金在作為可降解植入物修復(fù)骨缺損方面有著潛在的應(yīng)用前景。

但由于鐵的降解速率慢，往往在骨組織愈合后，部分鐵基植入物仍然殘留在體內(nèi)，這極大地限制了其應(yīng)用。鐵基合金的降解主要是電化學(xué)反應(yīng)中的電偶腐蝕，其中鐵基體作為電偶腐蝕的陽極，其它相作為電偶腐蝕的陰極，而電偶腐蝕的速率直接決定了鐵基合金降解的快慢。影響電偶腐蝕速率的因素主要包括電位差、導(dǎo)電率和電偶數(shù)量等，目前有學(xué)者通過添加高電位的貴金屬元素Au、Ag、Pt等，與鐵基體形成大的電位差來提高電偶腐蝕速率，從而加快了鐵的降解；也有學(xué)者利用Co、Al、W、B、C、S等元素與鐵形成金屬間化合物，這些金屬間化合物與鐵基體之間形成電偶腐蝕，加快了鐵的降解。但是這些元素及金屬間化合物形成的陰極腐蝕速率較低，因此鐵的陽極降解速率提高并不明顯，所制備的鐵基植入物與臨床使用要求仍有較大差距。

因此，如何有效加快鐵基合金的電偶腐蝕以使降解速率與組織修復(fù)速率相匹配，成為促進其在可降解植入物領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中鐵基植入物降解慢的問題，本發(fā)明提出利用選擇性激光熔化工藝將鐵、碳及二氧化錳制備成一種可降解鐵基植入物，利用碳標(biāo)準(zhǔn)電位高、導(dǎo)電性能好的特點，與鐵基體形成電偶腐蝕，促進鐵基植入物的降解，更重要的是利用二氧化錳催化鐵-碳電偶腐蝕中的陰極反應(yīng)速率，顯著加快了鐵基體的降解。同時通過控制二氧化錳、碳以及鐵的用量，使其在合適時間段內(nèi)完成鐵基的降解。本發(fā)明一種二氧化錳催化降解鐵基植入物；所述二氧化錳催化降解鐵基植入物中，含有鐵、碳及二氧化錳。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種二氧化錳催化降解鐵基植入物；所述鐵基植入物中，以質(zhì)量百分比包括下述組分：

碳0.3-3％；

二氧化錳0.6-6％；

鐵91-99.1％。

作為進一步的優(yōu)選方案，本發(fā)明一種二氧化錳催化降解鐵基植入物；所述鐵基植入物中，以質(zhì)量百分比包括下述組分：

碳0.6-1.5％；

二氧化錳1.2-2.5％；

鐵96-98.2％。

作為更進一步的優(yōu)選方案，本發(fā)明一種二氧化錳催化降解鐵基植入物；所述鐵基植入物中，以質(zhì)量百分比包括下述組分：

碳1％；

二氧化錳2％；

鐵97％。

本發(fā)明一種二氧化錳催化降解鐵基植入物的制備方法；包括下述步驟：

步驟一