[发明专利]一种医用可降解高强韧耐蚀多元Mg-Zn-Y-Ca-Zr合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种医用可降解高强韧耐蚀多元Mg‑Zn‑Y‑Ca‑Zr合金及其制备方法，属于生物材料领域。它是一种由Mg、Zn、Y、Ca、Zr组成的镁合金，其化学组成按质量百分比为：Zn 2.0‑6.0%，Y 0.4‑1.2%（Zn/Y为5:1），Ca 0.3‑0.9%，Zr 0.5‑0.7%，其余为Mg。采用全程气体保护电阻炉熔炼+旋转磁场和超声波外场复合处理技术制造铸锭，再经过均匀化处理及热挤压变形，得到在镁基体上弥散分布着极其均匀细小的MgZn₂、Mg₃YZn₆、Ca₂Mg₆Zn₃第二相，从而获得具有极佳高强韧、耐腐蚀、可完全降解的生物医用镁合金。本发明可用于心血管介入治疗、骨内植入等医疗领域。

技术领域

本发明涉及一种医用可降解高强韧耐蚀Mg-Zn-Y-Ca-Zr合金及其制备方法，属于镁合金生物材料领域。

背景技术

生物体内可降解吸收材料是生物材料研究的热点。临床应用的生物体内可降解吸收材料主要是聚合物和某些陶瓷材料，如聚乳酸、磷酸钙等，但聚合物材料强度偏低，陶瓷材料的塑韧性又较差。不锈钢、钛合金和钴铬合金等用于医用植入金属材料的优势在于其良好的力学性能和耐腐蚀性能，可在体内长期保持整体的结构稳定。然而，这些金属材料植入后，在体内不能降解，作为异物永久性存留在体内，这会让患者痛苦不堪。例如，金属心血管支架植入人体后会诱发炎症和血管内膜增生，为此患者不得不坚持长期服用抗凝血药物。尤其是在婴幼儿体内植入支架，由于植入的金属物质永久存在，抑制了该处的血管直径随年龄的增长而增大，易诱发管腔的再次狭窄。因此，能够生物降解的医用金属材料就成为植入材料未来的研究与发展方向，而与人体骨骼密度最为接近的镁合金有着独特的优势，镁合金容易加工成形，并具有优良的综合力学性能及独特的生物降解功能，而镁又是人体所必需的宏量金属元素之一。此外，镁合金的弹性模量约为45GPa，接近于人体骨骼（10～40GPa），能有效地缓解甚至避免“应力遮挡效应”。镁合金在人体中释放出的镁离子还可促进骨细胞的增殖及分化，促进骨骼的生长和愈合。

综上所述，若采用镁合金制造生物体植入物，将同时兼具“生物医用金属材料”的力学性能优势和“可降解高分子材料”的降解吸收的特点，在医用领域具有良好的应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种医用可降解高强韧耐蚀多元Mg-Zn-Y-Ca-Zr合金及其制备方法，通过镁基体上弥散分布着均匀细小的MgZn₂、Mg₃YZn₆、Ca₂Mg₆Zn₃第二相，从而获得具有最佳的高强韧、耐腐蚀、可完全降解的生物医用镁合金。本发明可用于心血管介入治疗、骨内植入等医疗领域。

Zn是人体中不能缺少的微量元素，对蛋白质及胶原蛋白的形成都非常重要，参与人体中能量代谢，并有抗菌消炎的作用；在Mg中可以形成MgZn₂第二相，具有较强的弥散强化效果，提高合金的力学性能；Zn元素能产生钝化作用，提高合金的点蚀电位，降低合金的腐蚀降解速度，提高合金的耐蚀性能。

Ca是人体中的常量元素又称无机盐元素，是构成人体组织的基本元素，是维持体内酸碱平衡、调节各种生理功能的重要元素，是人体硬组织骨骼的主要组成元素之一，可以促进骨骼生长；在熔炼过程中可以提高镁合金燃点，防止熔体氧化；同时Ca能够细化晶粒，形成Ca₂Mg₆Zn₃第二相，具有较强的弥散强化效果，提高合金的力学性能；Ca 是影响阳极过程的合金元素，微量的Ca能够将合金表面疏松的 MgO 膜变为较为致密的 MgO/CaO的表面膜，提高了合金的耐蚀性能。