[發(fā)明專利]一種兼具可降解和抗菌活性的鐵基骨支架及其制備方法

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• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN110607486A
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 帥詞俊;高成德
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C33/02;A61L27/04;B22F3/105;B22F5/00;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 43114 長沙市融智專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 蔣太煒

本發(fā)明涉及一種兼具可降解和抗菌活性的鐵基骨支架及其制備方法，包括如下步驟：按設計組分配取銀粉、鐵粉及錳粉，在氬氣保護下進行機械攪拌混合，隨后采用選擇性激光熔化工藝得到鐵基骨支架。所述鐵基骨支架由鐵基體和均勻分布其中的錳及銀組成，銀的熔點較低，可以在合金熔化過程中率先變成液相，不僅能夠填充固相顆粒之間的空隙還能通過液相流動加快物質(zhì)遷移，從而避免成型過程中的微觀缺陷問題，提高合金致密度；同時，銀在冷卻的過程中會在晶界上沉淀，不僅能與基體形成強烈的電偶腐蝕，加快降解，還能賦予支架良好的抗菌活性，同時沉淀相能夠起到析出強化效應。本發(fā)明兼具可降解和抗菌活性的鐵基骨支架在組織修復領(lǐng)域有潛在的應用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種兼具可降解和抗菌活性的鐵基骨支架及其制備方法，屬于生物醫(yī)用植入物設計和制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以不銹鋼、鈦基合金和鈷基合金為代表傳統(tǒng)金屬生物材料人體承重部位獲得廣泛應用，但它們在人體內(nèi)難以降解,長期植入會引發(fā)一些并發(fā)癥,且在失效后需要二次手術(shù)取出。而可生物降解金屬是新一代生物醫(yī)學材料，這些金屬植入物不僅能在體內(nèi)完成修復功能，還能通過腐蝕逐漸降解直至最終消失。因此，可生物降解金屬的化學成分應該是人體能夠代謝的重要元素。在這種情況下，可生物降解的鎂基合金和鐵基合金非常有希望獲得應用，相比于鎂合金在生理溶液中的過快降解并伴隨著大量氫氣產(chǎn)生，鐵基合金作為可降解植入物有很大的優(yōu)勢。純鐵本身是一種易腐蝕材料，鐵元素同樣為人體不可或缺的微量元素之一，擁有良好的生物相容性，而且是血液中氧的良好載體；亞鐵離子與血紅蛋白的形成密不可分，對血紅蛋白的形成起著關(guān)鍵性作用，在成年男性體內(nèi)鐵含量約為45mg/Kg，女性體內(nèi)含量約為35mg/Kg；而且鐵具有良好的塑韌性，有利于支架植入過程中的塑性變形。另外由于鐵具有光不可穿透性，方便在手術(shù)中觀察支架在人體中的位置。

雖然動物實驗表明純鐵應用于植入物是生物安全的,但數(shù)個月后植入物仍然保持了較好的完整性，降解速度緩慢，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用，添加低電位的錳可以降低鐵基體的電位，加快腐蝕，但是錳的固溶有限，而大量的錳添加又容易造成空隙、裂縫等微觀結(jié)構(gòu)缺陷。此外，植入物在植入組織后，容易受到細菌感染，這也需要植入物具有一定的抗菌活性。

目前關(guān)于Fe-Mn-Ag已經(jīng)展開了一些研究：如專利CN 108677099 A；在該專利中其設計了Mn：30wt％，Ag：1-10wt％，其余為鐵的Fe-Mn-Ag合金，但其所得產(chǎn)物的降解速度最高也僅為0.143mm/year。同時其采用的仍是傳統(tǒng)的熔鑄法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中鐵基合金降解慢且缺乏抗菌活性的問題，本發(fā)明提出一種兼具可降解和抗菌活性的鐵基骨支架及其制備方法。所述鐵基骨支架由鐵基體和均勻分布其中的錳及銀組成，銀的熔點較低，可以在合金熔化過程中率先變成液相，不僅能夠填充固相顆粒之間的空隙還能通過液相流動加快物質(zhì)遷移，從而避免成型過程中的微觀缺陷問題，提高合金致密度；同時，銀在快速冷卻的過程中會在晶界上沉淀并彌散分布，這不僅能與基體形成強烈的電偶腐蝕，加快降解，還能賦予支架良好的抗菌活性，同時沉淀相能夠起到析出強化效應。

本發(fā)明一種兼具可降解和抗菌活性的鐵基骨支架，以質(zhì)量百分比計包括下述組分：

錳為20％；

銀為1-6％，優(yōu)選為2-5％，進一步優(yōu)選為3％；

鐵為74-79％，優(yōu)選為75-78％，進一步優(yōu)選為77％。

本發(fā)明一種兼具可降解和抗菌活性的鐵基骨支架的制備方法，包括下述步驟：

步驟一

步驟一

在保護氣氛下，按設計組分配取銀粉、鐵粉、錳粉；將配取的銀粉、鐵粉、錳粉混合均勻后，得到均勻分散的混合粉末；