[发明专利]生物体内可降解Mg-Mn-Zn-Ca多元镁合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物医用材料技术领域的镁合金材料，具体的说，是一种生物体内可降解Mg-Mn-Zn-Ca多元镁合金材料。

背景技术

当前临床使用的材料多为钛合金、不锈钢、钴合金等永久性植入材料，这些合金弹性模量远高于人骨，引起应力遮挡效应，且会释放镍等毒性离子或粒子，引起慢性炎症；同时骨科疾病痊愈后，必须经过二次手术取出，增加了患者的经济负担和痛苦。可降解材料能够解决这些问题。目前常用生物体内可降解吸收材料主要是高分子材料和某些陶瓷材料，如聚乳酸、羟基磷灰石等。聚合物材料的力学性能比较低，而陶瓷材料的韧性比较差。金属材料则具有良好的综合性能。因此，发展体内可降解吸收金属材料意义重大。

镁是地球上储量最丰富的元素之一，也是人体内第四位、细胞内第二位丰富的阳离子，是人体不可缺少的重要营养元素，对人体神经、肌肉、心脏功能具有至关重要的作用，与人体300多种酶的活性有关，参与人体新陈代谢，并可以促进骨骼的形成，并通过调节DNA和RNA的结构而对蛋白质合成起到关键作用。镁缺乏会引起严重的心律失常、高血压，特别会导致动脉硬化、心肌梗死甚至猝死。人体通过肠道吸收和肾脏排泄调节体内镁元素的平衡，因此一般情况下不会由于镁过量导致疾病。同时镁合金与人骨密度、弹性模量等力学性能非常接近。所以，镁合金具有良好的生物安全性基础，是一种非常有前途的可降解金属植入材料，并且国内外多家研究机构对生物医用镁合金进行了关注。

经对现有技术的文献检索发现，Witte等在《Biomaterials》杂志2005年26卷3557-3563页报道了AZ3l、AZ9l、WE43和LAE442四种镁合金在豚鼠体内的降解，结果表明镁合金具有较好的生物相容性。但Al元素具有公认的神经毒性。而稀土元素长期处于人体中会积累并产生毒性。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出一种生物体内可降解Mg-Mn-zn-Ca多元镁合金材料，利用镁合金在水溶液中容易被腐蚀转化为镁离子，从而使镁合金在人体内被逐渐降解、吸收。本发明具有良好的生物相容性基础，可用于介入治疗领域，如心血管支架等，亦可用于骨钉骨板等骨科器械以及其他多种可降解的医疗器械领域。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明所述的生物体内可降解Mg-Mn-Zn-Ca多元镁合金材料，包含的组分及其重量百分比为：Mn 0.01-10％，Zn 0.01-10％，Ca 0.01-10％，余量为Mg。

为获得更好的力学性能和降解速率，重量百分比可以进一步优化为Mn1.5±0.1％，Zn 6±0.5％，Ca 0.8±0.1％，余量为Mg，在该范围内，本发明的镁合金抗拉强度可达300MPa，延伸率在15％以上。良好的强度和塑性综合性能可以保证材料的形变加工和临床上的强度要求。同时，该材料可以在生物体液或血液环境中被逐步降解，并具有较好的生物相容性。

本发明原材料中Mg纯度高于99.99％，Mn纯度高于99.8％，Zn纯净度高于99.999％，Ca纯度高于99.75％。熔炼过程采用惰性气体氩气保护，利用专用高纯石墨坩埚或钛坩埚熔炼。熔炼温度在750℃左右。然后在模具中浇注成铸锭。铸锭经过热处理和形变加工制成型材，从型材制造各种医疗器械。

本发明是一种由人体必须元素Mg、Mn、Zn、Ca组成的生物医用可降解多元镁合金体系，从而使镁合金材料在体内被逐渐降解吸收。本发明所含元素都具有生物安全性，并可以改善镁合金的力学及降解性能。同时Ca对镁合金具有细化晶粒的作用，可以改善镁合金降解速率和力学性能。由它们组成的合金体系同时具有良好的生物相容性和力学性能，可以较好地满足心血管支架、骨钉、骨板等医疗领域对材料综合力学性能和生物安全性的要求。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

多元Mg-Mn-Zn-Ca合金，重量百分比Mn含量为1.5％，Zn为6％，Ca为0.8％，原材料Mg纯度大于99.99％，Mn纯度高于99.8％，Zn纯净度高于99.999％，Ca纯度高于99.75％。经过氩气保护下的高洁净度熔炼和浇铸，再经过热处理和变形加工后制备成型材。