[發明專利]生物體內可降解高強韌醫用Zn-Cu-Mn-Zr合金

有效

• 申請號: 201910790977.0
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN112430764B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 黃華;牛佳林;柯貴州;袁廣銀
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C18/02
• 分類號: C22C18/02;C22F1/16;A61L27/04;A61L27/58;A61L31/02;A61L31/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種生物體內可降解高強韌醫用Zn?Cu?Mn?Zr合金；含Zn、Cu、Mn和Zr元素，且Cu的含量大于0、小于等于4％，Mn的含量大于0、小于等于2％，Zr的含量大于0、小于等于2％，其余為Zn。本發明的合金材料在模擬體液中的腐蝕速率為35～71μm/year，同時呈現均勻腐蝕降解模式；在室溫且拉伸應變速率為1×10^?3條件下拉伸性能為：屈服強度200～420MPa，抗拉強度210～440MPa，延伸率20～65％。對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌抗菌率在90％以上。在380℃下保溫0.5小時后在真應變5％?15％階段應變硬化指數n大于等于0.2；且無明顯的細胞毒性，生物相容性較好。

技術領域

本發明涉及一種生物體內可降解高強韌醫用Zn-Cu-Mn-Zr合金，具體的說，是一種具有加工硬化和抗老化能力的適合作為生物體內可降解內植入器械制備用的高強韌醫用鋅合金材料。

背景技術

目前，臨床上廣泛應用的內植入器械制備用材料多為惰性材料，如不銹鋼、鈦合金等。這些材料在人體內具有很好的穩定性，以及良好的生物相容性，同時具有很好的成型性能。但是，這類材料所制備的植入器械在植入后存在的普遍的問題是：植入后作為異物存在，需要長期服用抗排異類藥物，例如血管支架類產品；在相應疾病康復后，需通過二次手術取出，例如骨板、骨釘類產品。這既增加了患者的痛苦及醫療費用負擔，也為臨床醫生增加的大量的手術工作量。

近年來，可降解醫用金屬材料受到了廣泛關注，它不僅繼承了金屬材料良好的力學性能和可加工性，同時可在人體內降解代謝，應用于骨科內固定或血管支架等器械具有巨大優勢。其中，鋅合金具有良好的生物安全性，在人體內降解速度適中，表現出良好的應用前景。目前，可降解鋅合金的研究主要有純鋅、Zn-Mg基系以及其他系列。其中，最具代表性的是Bowen等學者對純鋅絲模擬支架降解行為的研究，該研究表明植入大鼠腹主動脈的鋅絲表現出理想的降解行為，并且腐蝕產物也顯示出良好的生物相容性。這表明鋅作為可降解支架材料具有一定的可行性，然而，純鋅的機械性能很差，難以滿足制備支架的需求，高純鋅制備的管材屈服強度僅有約80MPa，延伸率約10％，因此需要提高純鋅的機械性能。同時，由于鋅合金的熔點較低，鋅合金在室溫下的組織穩定性較差，這使得鋅合金容易出現“老化”現象，導致鋅合金醫療器械在儲存或使用過程中出現明顯的力學性能下降。另外鋅合金在室溫變形的過程中，也會由于組織穩定性差而導致加工硬化能力較差，增加了血管支架用鋅合金微細管材的加工難度。因此，通過合金化改善鋅合金的力學性能，優化合金的抗老化和加工硬化能力，同時保證其較好的腐蝕降解、生物相容性能，是其作為可降解醫用植入材料廣泛應用的關鍵。

通過對現有專利文獻的檢索發現，專利號：ZL201510512800.6，生物可降解的醫用鋅銅合金及其制備方法和用途；專利申請號：201910291761.X，一種Zn-Ge-X三元生物醫用材料及其制備方法；專利申請號：201710363125.4，一種生物醫用Zn-Mn-Cu系鋅合金及其制備方法；專利申請號：201811544472.8一種具備超塑性的醫用鋅合金棒材制備方法。這些專利報道了多種新型鋅合金材料，這些材料的綜合性能還有待進一步的提升，特別是在改善合金的抗老化及加工硬化能力方面。

發明內容

本發明的目的在于針對臨床實際需求從改善生物醫用鋅合金的綜合性能出發，關注解決鋅合金的“老化”問題與加工硬化能力低的問題，提出了一種生物體內可降解高強韌醫用Zn-Cu-Mn-Zr合金；該合金具有優異的力學性能、理想的耐均勻腐蝕性能，良好的生物相容性，同時抗老化并具有較高的加工硬化能力，適合制備可降解骨內植物器械以及血管支架、吻合釘、血管夾等植入器械。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

第一方面，本發明涉及一種生物體內可降解高強韌醫用Zn-Cu-Mn-Zr合金材料，所述合金材料含有Zn、Cu、Mn和Zr元素，且Cu的重量百分比含量大于0、小于等于4％，Mn的重量百分比含量大于0、小于等于2％，Zr的重量百分比含量大于0、小于等于2％，其余為Zn。