[發(fā)明專利]一種可降解的Mg-Nd-Zn-Sc生物醫(yī)用鎂合金及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011294560.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112472868A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱世杰;白明云;關(guān)紹康;王瑞罡;辛麗娜;張亞博;王利國(guó);王俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué);鄭州美港高科生物科技有限公司
• 主分類號(hào): A61L27/04
• 分類號(hào): A61L27/04;A61L27/50;A61L27/58;A61L31/02;A61L31/14;C22C23/06;C22F1/06;B21C23/02;B21C37/04;C22C1/03
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 陳玄

本發(fā)明公開(kāi)了一種可降解的Mg?Nd?Zn?Sc生物醫(yī)用鎂合金及其制備方法，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為：Nd：1.0?3.0%，Zn：0.3?0.7%，Sc：2.0?8.0%，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明經(jīng)過(guò)350?450℃，擠壓比為11~30擠壓加工，發(fā)明的合金中Zn含量較少，而Nd的電位和Mg接近，Sc在鎂基體中的固溶度較大，添加的Sc能夠完全固溶，能夠通過(guò)第二相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的方式提升合金的力學(xué)性能，不會(huì)引起嚴(yán)重的電偶腐蝕，而且由于Sc在腐蝕時(shí)形成的氧化鈧與原來(lái)疏松的氫氧化鎂一起形成較為致密的鈍化層在一定程度上保護(hù)基體免受腐蝕。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要應(yīng)用與生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，屬于金屬材料的設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，具體涉及一種可降解的Mg-Nd-Zn-Sc生物醫(yī)用鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金具有優(yōu)異的生物相容性和優(yōu)異的成骨能力，被廣泛認(rèn)為是可生物降解的骨植入物的候選材料，另外由于其生物可降解性能，也被認(rèn)為作為血管支架材料有巨大潛力。此外，鎂合金的楊氏模量（41–45 GPa）與人體骨骼（20Gpa）相似，因此可以避免“應(yīng)力屏蔽效應(yīng)”促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)，相比較之下不銹鋼約為200GPa，鈦合金約為100GPa。此外，由于鎂合金有良好的生物可降解性能，相比于不銹鋼和鈦合金，避免了二次手術(shù)的痛苦和危險(xiǎn)，而聚乳酸等高分子材料雖然可降解，但由于其力學(xué)性能差，難以作為支架承受較大的負(fù)重，在降解過(guò)程中易產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使局部pH值降低，引起組織的無(wú)菌炎癥。近年來(lái)，隨人們生活水平的提高及飲食結(jié)構(gòu)的變化，由于攝入大量高糖高脂的食物而導(dǎo)致的心腦血管疾病已成為威脅人類健康的首要疾病之一。早在20世紀(jì)，微創(chuàng)介入治療血管疾病技術(shù)開(kāi)始得到應(yīng)用，隨后被公認(rèn)是治療心腦血管疾病最有效的手段之一；血管支架植入手術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，迅速發(fā)展，正在廣泛應(yīng)用于心血管疾病介入治療。而在骨科方面，骨固定，骨修復(fù)和骨植入也是治療相關(guān)疾病的重要手段，因此作為可降解植入物的鎂合金有巨大的市場(chǎng)潛力和應(yīng)用前景。

鎂合金作為外科醫(yī)用材料早期臨床應(yīng)用證實(shí)了其用于生物醫(yī)用材料的可行性，但鎂基體腐蝕過(guò)快，需進(jìn)一步研究改善。通過(guò)合金化和合適的加工工藝處理得到性能優(yōu)異的生物醫(yī)用鎂合金。對(duì)于醫(yī)用鎂合金，合金化元素同時(shí)必須對(duì)人體有良好的生物相容且對(duì)機(jī)體無(wú)毒害作用。雖然Al能夠明顯提升鎂合金的機(jī)械性能，但Al元素具有神經(jīng)毒性，會(huì)引發(fā)老年癡呆，稀土元素Ce、La以及一些其他重金屬對(duì)細(xì)胞毒性影響很大，因而不予考慮這些元素。目前常用于生物鎂合金中的合金化元素有：Zn、Ca、Mn、Zr、Si、Y、Nd等。迄今為止，作為外科手術(shù)植入物（主要包括各類型的血管支架，呼吸道和腸胃支架，骨植入和骨修復(fù)材料）和整形外科設(shè)備，已對(duì)大量含稀土元素（RE）的二元，三元鎂合金進(jìn)行了廣泛的研究。據(jù)報(bào)道，WE43（Y含量為4 wt％，稀土金屬含量為3 wt％）合金具有優(yōu)異的機(jī)械性能和良好的耐腐蝕性。與WE43相關(guān)的骨植入器件的臨床實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在歐洲進(jìn)行，到目前為止，臨床隨訪相對(duì)令人滿意。另外，其他基于Mg-RE的合金，例如Mg-Y，Mg-Nd，Mg-Dy，Mg-Zn-Gd，Mg-Zn-Y-Nd,和Mg-Nd-Zn-Zr等合金已經(jīng)通過(guò)體外和體內(nèi)測(cè)試。