[发明专利]医用镁合金/磷酸钙复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金/磷酸钙复合材料，特别是一种适合作为在人体环境下使用的可吸收医用镁合金/磷酸钙复合材料。

背景技术

在医用骨修复和骨植入材料中，不锈钢、钛以及钛合金因其优良的力学性能、生物相容性和耐腐蚀性能成为应用广泛的材料。但是不锈钢和钛合金的力学性能与骨组织不匹配，特别是弹性模量，因此植入体承担了几乎全部载荷。这样在使用过程中会造成“应力屏蔽”，导致植入体周围的骨组织出现萎缩或疏松现象。同时，不锈钢和钛合金骨钉、骨板等植入体在骨组织痊愈后需要后续的手术将其从人体中取出，增加了患者的痛苦和经济负担。

研究和开发高强韧且可以在体内降解的医用材料成为该领域中的重要发展方向。可降解高分子材料可以在体内降解，但是其力学性能偏低，例如其弹性模量约为3-5GPa，应用于骨植入体时，无法应用于承力部位；而且高分子降解后产生酸积累，引起肌体组织炎症。

镁合金的弹性模量约为40GPa，与骨组织非常接近，可以有效地减轻不锈钢或钛合金植入材料造成的“应力屏蔽”现象。同时镁合金的具有较高的抗拉强度，可以承受较大的载荷，应用于骨组织承载部位。镁是人体内仅次于钾的细胞内正离子，它参与体内一系列新陈代谢过程，包括骨细胞的形成和加速骨愈合能力等。有证据证明镁的损耗反过来可以引起骨组织停止生长，降低造骨细胞和破骨细胞的活性和导致骨质脆弱。镁还与神经、肌肉及心脏功能关系密切。美国建议成年男子每日需摄入的镁量为420mg。因此用镁及镁合金作为医用植入材料，其腐蚀溶解的镁离子对人体的微量释放还是有益的。另外，镁及镁合金的标准电极电位较低(-2.36V SCE)，不耐腐蚀，特别是在含有Cl^-1离子的人体体液中容易腐蚀降解。所以镁及镁合金可以被人体吸收。镁及镁合金作为骨植入材料的研究起始于上世纪的30-40年代。尽管临床应用已经证明镁合金具有非常好的生物相容性，但是由于镁和镁合金在人体中腐蚀降解的太快，会产生氢气，限制了镁合金作为植入材料的应用。尽管高纯度镁(比如99.99％高纯镁)具有非常好的耐NaCl腐蚀性能，但是其力学性能低，不及骨组织的力学性能。镁合金尽管可以达到较高的强度，但是腐蚀降解速度快。另外，如何促进骨组织在镁合金表面的早期愈合即表面骨组织相容性也是镁合金植入材料面临的一大难题。因此，获得腐蚀降解速度低、具有高强韧和良好表面骨组织相容性的镁基材料成为研究的关键。

在骨植入材料中，磷酸钙是一类与人骨矿物质非常接近的陶瓷材料，具有很好的骨相容性。其中，羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)具有非常好的骨组织相容性和骨组织诱导性，被广泛采用作为骨植入材料。研究者对羟基磷灰石系列骨植入材料进行了大量的研究工作。有研究指出单相的羟基磷灰石很难被人体吸收，但是含有β-磷酸钙的双相磷灰石具有很好的可吸收性。最近的研究更指出含镁羟基磷灰石(W.L.Suchanek，等J.Solid State Chem，277(2004)：793-799)和含硅羟基磷灰石(E.S.Thian等Mater.Sci.Eng.C 27(2007)：251-256)与自然骨成分更接近，具有比单相羟基磷灰石更好的骨组织相容性和骨组织诱导性，成为新型改性羟基磷灰石。

因此，将镁合金与磷酸钙复合起来，利用磷酸钙的良好骨组织相容性和骨组织诱导性以及磷酸钙降解速度慢的特点，提高镁合金的表面骨组织相容性和骨组织诱导性，同时降低镁合金的腐蚀速率，可以开发出具有适当腐蚀降解速率、高强韧和良好骨组织相容性和骨组织诱导性的镁合金基骨植入材料。

发明内容

本发明的目的就是提供一种可应用于医用骨植入材料的镁合金/磷酸钙复合材料，该材料具有良好的生物相容性和满意的耐腐蚀性能，而且能够达到足够的强度。

本发明的技术方案是：