[發明專利]一種Zn-Ga系合金及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010765449.2
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111676390B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 李華芳;鄭宜星;王魯寧
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C18/00
• 分類號: C22C18/00;C22C1/04;C22C1/02;A61L27/04;A61L27/30;A61L27/34;A61L27/54;A61L27/58;A61L31/02;A61L31/08;A61L31/10;A61L31/14;A61L31/16
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本發明公開了一種Zn?Ga系合金及其制備方法與應用，屬于醫用合金技術領域，所述Zn?Ga系合金包括Zn和Ga，所述Zn?Ga系合金中Ga占0～30wt％，但不包括0，所述制備方法為將Zn和Ga或Zn、Ga和微量元素混合，進行熔煉或燒結或者熔煉或燒結之后涂覆涂層得到Zn?Ga系合金。制備的Zn?Ga系合金的力學性質符合醫用植入體材料的強度和韌性的要求，同時又可體內降解，具有可生物腐蝕降解特性和適宜的腐蝕速率保證提供長期有效的力學支撐雙重特性。

技術領域

本發明涉及醫用合金技術領域，特別是涉及一種Zn-Ga系合金及其制備方法與應用。

背景技術

目前用于臨床的生物醫用材料主要有生物醫用金屬材料、無機材料、高分子材料、復合材料及仿生材料等。醫用金屬材料與高分子材料和陶瓷材料相比，具有較高的強度、韌性和加工性能，因此應用最為廣泛。如：316L、317L、304V不銹鋼、Co-Cr-Mo合金、純鈦、Ti-6Al-4V、TiNi合金等。這些材料在人體內不可降解，為永久性植入，當植入體在人體內的服役期滿后，必須通過二次手術取出，從而給患者帶來不必要的生理痛苦及經濟負擔。

隨著醫學和材料科學的發展，對于一些需要臨時服役的材料，如縫合線、骨折固定板，血管支架、膽道支架等，人們希望植入體內的材料只是起到暫時替代的作用，并隨著組織或器官的再生而逐漸降解吸收，以最大的限度地減少材料對機體的長期影響。由于生物降解性材料容易在生物體內與體液等介質相互作用逐漸降解，其分解產物可以代謝，并最終排出體外，無需二次手術取出，因而越來越受到人們的重視，已成為當前國際生物材料領域的前沿與研究熱點。

目前臨床常用的可生物降解材料主要為可生物降解高分子材料和可生物降解陶瓷。可生物降解高分子材料雖能夠完全被人體吸收，但強度低，很難提供結構支撐的功能；可生物降解陶瓷的缺點是韌性差，無法協調變形。

近年來，可降解生物醫用鎂合金材料成為研究熱點之一，開發了一系列的生物醫用可降解鎂合金，如AZ31、WE43、Mg-Ca等，盡管鎂合金作為生物材料有著誘人的應用前景，然而研究發現鎂合金存在腐蝕速度過快，在組織器官沒有充分愈合之前，植入物便很快會喪失它的機械完整性，因而有必要開發新型可降解合金以滿足臨床需求。

與鎂及鎂合金相同，金屬鋅及其合金由于化學性質活潑、易于腐蝕常常被用作腐蝕保護中被犧牲的陽極材料。但與鎂相比，金屬鋅及其合金具有更高的腐蝕電位，因而相比鎂合金來說金屬鋅及其合金腐蝕速率減慢，因而更加符合臨床需求，有望發展成為新型生物醫用可降解植入材料及器件。

人體正常含鋅量為2-3克。鋅是體內數十種酶的主要成分。鋅分布于絕大部分器官與組織中，其中肝臟、肌肉和骨骼中含量較高。鋅在人體中雖為微量元素，但作用卻非常之大。有“生命的火花塞”之稱。(1)鋅與各種骨基質合成酶有關，它能夠參與骨形成與骨重建。當鋅缺乏時，骨中多種含鋅酶的活性下降，骨的生長受到抑制；(2)鋅是生物膜的關鍵組成部分，其在維持2000多種轉錄因子和300多種酶的結構和功能中具有重要作用；(3)鋅能夠迅速進入內皮細胞，維持內皮細胞的完整性，降低血管對動脈粥樣硬化的易感性；(4)鋅可以保護心肌細胞避免急性氧化應激以及心肌損傷引起的炎性反應；(5)鋅能夠積極參與核酸蛋白合成，加速創傷愈合；(6)此外，鋅還與體內各種細胞代謝作用密切相關，如糖代謝、脂類代謝和抗衰老等。鋅缺乏會導致動脈硬化、心率失常與衰竭、腦功能畸形、免疫力低下、下痢、食欲不振、生長減緩、掉發、夜盲、前列腺肥大、男性生殖功能減退、貧血等。成人每日需補充15-25mg鋅。

鎵(Ga)是人體強骨固鈣劑，可用于治療癌癥相關高鈣血癥及變形性骨炎。鎵因為能與細菌蛋白結合而具有較強的殺菌作用。鎵及其化合物具有抗炎、抗骨質疏松的作用。鎵能夠抑制破骨細胞再吸收，抑制骨溶解，阻止骨鈣釋放，改變骨中Ⅰ型膠原和纖維蛋白的基因表達，有利于新骨的形成，還能增加骨骼中鈣和磷的含量，直接作用于人體骨的形成。

目前國內外還沒有文獻和專利報道Zn-Ga系合金的合成及性能，也沒有相關文獻和專利提出將Zn-Ga系合金用作可降解生物醫用材料使用。