[發明專利]一種超聲波和變質劑聯合細化可降解Zn-Mg2Ge復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210384946.7
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114703398B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 林繼興;童先;麻健豐;黃盛斌;朱莉
• 申請（專利權）人: 溫州醫科大學附屬口腔醫院
• 主分類號: C22C18/00
• 分類號: C22C18/00;C22C1/03;C22F1/16;C22F3/02;A61L27/58;A61L27/04
• 代理公司: 浙江維創盈嘉專利代理有限公司 33477
• 代理人: 于巖

本發明提供了一種超聲波和變質劑聯合細化可降解Zn?Mgsubgt;2/subgt;Ge復合材料及其制備方法，所述復合材料的基體為Zn，所述復合材料的增強相為Mgsubgt;2/subgt;Ge，所述復合材料中增強相Mgsubgt;2/subgt;Ge的含量為4～15wt.％，本發明所述的Zn?Mgsubgt;2/subgt;Ge復合材料中存在細小的Mgsubgt;2/subgt;Ge顆粒增強相，具備優異的力學性能、良好的細胞相容性、以及與骨植入物適合的生物降解性能，可作為一種可降解生物醫用材料使用。

技術領域

本發明涉及生物醫用金屬材料領域，具體涉及一種超聲波和變質劑聯合細化可降解Zn-Mg₂Ge復合材料及其制備方法。

背景技術

骨固定物，如骨釘和骨板是常用的骨折固定和治療韌帶損傷的醫用植入物。傳統骨釘和骨板由醫用不銹鋼、鈦及其合金等不可降解金屬制成，愈合后必須通過二次手術取出，這無疑會對患者造成極大的創傷和經濟負擔。此外，傳統金屬材料的強度和彈性模量與骨骼有較大差異，易造成應力屏蔽而引起骨質疏松和骨流失，導致植入體松動和骨組織難以愈合和再生。

基于此，醫用可降解金屬材料由于其生物降解性和生物功能性成為了當前研究和開發的重點，且目前已開發出純鐵、鎂和鋅及其合金可降解生物材料。在這些可降解生物材料中，鐵基合金具有三種合金中最大的強度值和結構穩定性，但是鐵基合金的降解速度太慢，完全降解通常需要數年。同時，鐵降解過程中生成的紅鐵銹使得植入體體積膨脹數倍，可能會引起植入部位錯位。鎂基合金雖然具有很好的生物活性和較低的彈性模量，但是其在人體模擬液的降解過程中會產生H₂氣泡并明顯提升植入部位的pH值，且在極短的時間內就會被降解，無法提供穩定的力學支撐。Zn雖然標準電極電位介于Fe和Mg之間，具有適中的降解速率，但是鋅合金的降解速率仍然過慢。通常可降解骨植入材料的降解速率需要達到0.5mm/a左右才能滿足3個月的體內服役周期和6個月完全降解完的要求。

因此，提供一種可降解、力學性能佳、細胞相容性好的生物醫用金屬材料是本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種超聲波和變質劑聯合細化可降解Zn-Mg₂Ge復合材料及其制備方法，以提供一種具備優異的力學性能、良好的細胞相容性和與適合的生物降解性能的金屬復合材料。

本發明所采取的技術方案如下：一種超聲波和變質劑聯合細化可降解Zn-Mg₂Ge復合材料，所述復合材料的基體為Zn，所述復合材料的增強相為Mg₂Ge，所述復合材料中增強相Mg₂Ge的含量為4～15wt.％。

通過研究，申請人發現，純鋅可通過在基體中引入增強相而形成鋅基復合材料，在提升力學性能的基礎上，還可通過引起電偶腐蝕而加速材料的腐蝕速率，因此，提供一種Mg₂Ge顆粒增強的可降解Zn-Mg₂Ge復合材料。

進一步的，所述增強相Mg₂Ge包括初生Mg₂Ge相和共晶Mg₂Ge相。

進一步的，在鑄態Zn-Mg₂Ge復合材料中，增強相初生Mg₂Ge的平均粒徑＜50μm。

進一步的，所述復合材料作為醫用材料用于骨修復和骨替換時的植入物。

一種超聲波和變質劑聯合細化可降解Zn-Mg₂Ge復合材料的制備方法，所述方法用于制備上述的Zn-Mg₂Ge復合材料，所述制備方法包括步驟：

S1，配料：以純Zn錠、單晶Ge和純Mg錠為原料，根據所述復合材料中增強相Mg₂Ge的含量分別稱取純Zn錠、單晶Ge和純Mg錠，備用；