[發(fā)明專利]一種自催化降解多孔鐵基骨植入物及其制備方法

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• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN116650711A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 李升;任建曾;張曉紅
• 申請（專利權）人: 湖南理工學院
• 主分類號: A61L27/02
• 分類號: A61L27/02;A61L27/04;A61L27/50;A61L27/56;B22F3/11;B22F9/04
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本發(fā)明涉及一種自催化降解多孔鐵基骨植入物及其制備方法，屬于可降解生物醫(yī)用金屬領域。所述一種自催化降解多孔鐵基骨植入物，由鐵基體和氯化鈉組成，其中氯化鈉的質(zhì)量百分比為1.1?4.5?wt.％。所述氯化鈉粉末及鐵粉混合粉末經(jīng)過機械混合、球磨分散后，利用電火花燒結成型。本發(fā)明的有益效果是能夠低于鐵熔點情況下，快速成型大塊狀多孔鐵基骨植入物，具備自催化降解作用，眾多微小均勻分布的微觀腐蝕形成宏觀快速降解。

技術領域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)用鐵基骨植入物，屬于可降解生物醫(yī)用金屬領域。

背景技術

隨著人口老齡化的加劇，交通事故、運動損傷等意外情況的頻發(fā)，骨缺損患者明顯越來越多，如出現(xiàn)骨組織壞死、骨關節(jié)創(chuàng)傷等疾病，這極大地刺激了骨植入物的需求。從骨的承載功能來看，骨植入物需要具有足夠的強度來承受負載，金屬骨植入物具有良好的機械性能，滿足承受載荷的基本要求，骨科植入物以金屬材料為主，常用的有不銹鋼、鈷鎳合金、鈦合金三大類，另外還有記憶合金、貴金屬等。這類金屬植入人體后與人體親和性好，沒有毒性，也沒有嚴重的排異反應，化學穩(wěn)定性高，不容易發(fā)生腐蝕，在植入初期發(fā)揮了良好的治療骨缺損效果，但骨組織康復后，這些惰性植入物作為異物，易引發(fā)炎癥，需要進行手術取出。

近年來，具有良好的生物相容性，能在生物體內(nèi)完成溶解的可降解生物醫(yī)用金屬引起了人們的關注。可降解生物醫(yī)用金屬能夠在人體生理環(huán)境中發(fā)生腐蝕，實現(xiàn)了在骨組織修復的同時逐步降解，并最終在宿主體內(nèi)完全溶解目的，避免了骨組織完全恢復后進行的二次手術帶給患者及其親屬帶來的心理及經(jīng)濟上負擔，是一類極具臨床應用前景的骨科植入物，被譽為“革命性金屬生物材料”。

研究顯示，可降解生物醫(yī)用金屬主要包括鎂及其合金、鋅及其合金、鐵及其合金。從骨承載的功能來看，鎂及其合金、鋅及其合金作為密質(zhì)骨強度有待進一步提高。而鐵及其合金有充足的強度、良好的韌性，作為骨植入物具有極大的應用潛力。同時，鐵是人體必須的微量元素，在人體中發(fā)揮著重要的生理作用，比如參與氧氣運輸?shù)龋梭w中每天需補充一定量的鐵，以維持正常的生理功能。但是，生物醫(yī)用鐵及其合金腐蝕電位較高(大約-0.4V)，腐蝕動力慢，降解速率低于骨組織修復速率，因此亟待調(diào)控其生物降解速率，以加快其生物醫(yī)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中生物醫(yī)用鐵降解慢，難以滿足骨組織修復的問題，本發(fā)明提出制備鐵/氯化鈉骨植入物。該骨植入物降解過程中，氯化鈉會釋放氯離子及鈉離子，在鐵基體中產(chǎn)生多孔結構，同時釋放的氯離子半徑小，吸附及穿透鐵基體能力強，增強腐蝕延展及其穿透力，產(chǎn)生自催化效果；氯離子是人體體液中的主要負離子，它主要負責控制靜止期細胞的膜電位以及細胞體積，還具有調(diào)控甘氨酸和伽馬氨基丁酸的作用；釋放的鈉離子是細胞外液中帶正電的主要離子,參于水的代謝,保證體內(nèi)水的平衡；參于心肌肉和神經(jīng)功的調(diào)節(jié)等作用，因此從氯化鈉生理作用來講，其引入骨植入物中具有一定的生物安全性。

為了達到加快鐵降解目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

一種自催化降解多孔鐵基骨植入物，是由鐵基體和氯化鈉組成，其中氯化鈉的質(zhì)量百分比為1.1-4.5wt.％。

進一步地，所述一種自催化降解多孔鐵基骨植入物中，所述氯化鈉的質(zhì)量百分比為1.2-3.2wt.％。

進一步地，所述一種自催化降解多孔鐵基骨植入物中，所述氯化鈉的質(zhì)量百分比為2.8wt.％。

進一步地，所述氯化鈉粉的粒度為20-45微米，所述鐵粉尺寸為40-80微米。

所述一種自催化降解多孔鐵基骨植入物中,氯化鈉能夠快速溶解在周圍，留下眾多均勻分布的微觀孔隙，微觀孔隙周圍的金屬電位較負，處于活化狀態(tài)；微觀孔隙外的金屬電位較正，處于鈍化狀態(tài)，于是微孔內(nèi)外形成一個活態(tài)，也就是鈍態(tài)微電偶腐蝕單元，該單元中陽極(微觀孔隙周圍活化金屬)面積較小，而陰極(微觀孔隙外鈍化金屬)面積較大，產(chǎn)生小陽極大陰極現(xiàn)象，造成陽極電流密度大，陽極溶解加劇，腐蝕具有深挖擴展能力，即自催化加速向深處腐蝕，眾多微小均勻分布的微觀腐蝕形成宏觀快速降解。