[發(fā)明專利]一種可降解Zn-X生物醫(yī)用材料及其加工工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210352771.1
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114686726B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張德闖;楊家財(cái);童先;林建國;林繼興;戴翌龍;孫全祥
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: C22C18/00
• 分類號: C22C18/00;A61L27/04;A61L27/54;A61L27/58;A61L31/02;A61L31/14;A61L31/16
• 代理公司: 衢州維創(chuàng)維邦專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33282
• 代理人: 王欣

本發(fā)明涉及一種可降解Zn?X生物醫(yī)用材料，按質(zhì)量百分比計(jì)包括如下成分：X：0～4％，但不包括0，其余為Zn，所述X為Cu、Mg、Ag、Li。一種可降解Zn?X生物醫(yī)用材料的加工工藝，包括如下步驟：S1：將Zn?X(X＝Cu、Mg、Ag、Li)鑄錠在280～350℃下保溫8～12h，接著將鑄錠冷卻至室溫；S2：切割出厚度為10mm的金屬板用于軋制；S3：在熱軋前將金屬板預(yù)熱至200～350℃并保持0～15分鐘；S4：然后以每道次為1mm的壓下量進(jìn)行熱軋，直至將板厚從10.0mm熱軋至7.0mm；S5：板材在空冷至室溫；S6：然后以每道次為1mm的壓下量進(jìn)行冷軋，直至將板厚從7.0mm軋制至1.0mm～6.0mm。本發(fā)明的有益效果為：軋制和深冷處理能有效的提高合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、維氏硬度等力學(xué)性能以及耐腐蝕性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)用金屬領(lǐng)域，特別涉及一種可降解Zn-X生物醫(yī)用材料及其加工工藝。

背景技術(shù)

隨著生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，可降解生物金屬材料在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用十分普遍，這類材料在植入人體后，首先代替創(chuàng)傷部位組織執(zhí)行功能，然后隨著材料的降解吸收，新生組織得到同步替換，最后達(dá)到永久性治療的目的，免去了二次手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)和痛苦，極大程度地提高了療效。此外，可降解生物金屬材料由于拉伸及壓縮的強(qiáng)度均較高、延展性和耐沖擊性出色，植入后力學(xué)性能穩(wěn)定、可靠性高、成形加工性能優(yōu)良，可以根據(jù)患者個性化的需求，制成形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此它占到植入性醫(yī)療器械材料的40％以上，是需要承受較大載荷的骨組織、齒等硬組織治療和介入治療用支架的首選植入性材料，大量應(yīng)用于齒科、骨科、心血管的介入治療等醫(yī)療領(lǐng)域，且隨著老年化社會的不斷推進(jìn)，今后對醫(yī)用可降解植入物應(yīng)用的需求日益增加。

與鎂合金降解速率過快和鐵合金降解速率過慢不同，鋅及其合金具有介于兩者之間的腐蝕速率，因而被認(rèn)為是更有可能應(yīng)用于人體植入件的金屬生物降解材料。而且，Zn是人體中基本的金屬元素，其含量僅次于鐵，參與人體許多生理活動，人體中正常含鋅量為2～3克。純鋅由于具有密排六方的晶格類型，鑄態(tài)時強(qiáng)度和延伸率都很低，難以滿足植入材料的性能要求。此外，鋅早已被證實(shí)具有抗菌作用，相對于抗生素類藥物具有抗菌性穩(wěn)定、持久，不易出現(xiàn)耐藥性等優(yōu)點(diǎn)。因此，鋅合金作為可降解生物材料具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，純鋅力學(xué)性能差，不能滿足人體的需求。目前可通過向純鋅中加入合金元素、形變加工和適當(dāng)?shù)臒崽幚韥硖岣吡W(xué)性能。在合金化元素中，Cu元素是促進(jìn)骨生長和連接必需的微量元素，同時可以促進(jìn)血紅蛋白的生成，維持人體正常血液濃度，適當(dāng)?shù)你~元素可以有效促進(jìn)幼紅細(xì)胞等其它紅細(xì)胞的生成，幫助人體的紅細(xì)胞數(shù)量處于正常范圍之內(nèi)，此外，Cu元素對人體的內(nèi)臟發(fā)育也有一定程度的促進(jìn)作用。目前已報(bào)道Zn-xCu(x＝1、2、3、4)合金表現(xiàn)出優(yōu)異的生物學(xué)性能(參考文獻(xiàn)：Jialin Niu,Zibo Tang,et al.Research on a Zn-Cualloy as a biodegradable material for potential vascular stentsapplication.Materials Science and Engineering C 69(2016)407-413)。Mg元素是人體重要的微量元素，有助于調(diào)節(jié)心臟活動，降低血壓，預(yù)防心臟病等，研究已表明鋅鎂合金具有良好的生物活性和生物相容性，是一種有潛力的生物降解材料(參考文獻(xiàn)：D.Vojěch,J.Kubásek,et al.Mechanical and corrosion properties of newly developedbiodegradable Zn-based alloys for bone fixation[J].Acta Biomaterialia,2011,7(9):3515-3522)。Ag也是人體內(nèi)所需要的重要微量元素，在人體的血液、骨頭、頭發(fā)等器官中都含有微量的Ag元素，同時，Ag元素還具有抗菌、減輕炎癥的作用，Sikora-Jasinska等人制備了可降解的Zn-Ag合金材料，具有良好的生物活性(參考文獻(xiàn)：Sikora-Jasinska M,Mostaed E,et al.Fabrication mechanical properties and in vitro degradationbehavior of newly developed Zn Ag alloys for degradable implant applications[J].Materials Science and Engineering:C,2017,77:1170-1181)。Li元素是人體內(nèi)一種重要的微量元素，可以起到改善人體造血功能，提高人體免疫機(jī)能，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)活動的作用，鋅鋰合金體外和大鼠體內(nèi)生物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了鋅鋰合金作為生物醫(yī)用可降解合金材料的可行性(參考文獻(xiàn)：Zhao S,Seitz J M,et al.Structural,mechanical characterization,and biodegradation in abdominal aorta of rat[J].Materials ScienceEngineeringC-Materials for Biological Applications,2017.76(Jul.):3.1-312)。