[发明专利]一种兼具可降解和抗菌活性的铁基骨支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种兼具可降解和抗菌活性的铁基骨支架及其制备方法，包括如下步骤：按设计组分配取银粉、铁粉及锰粉，在氩气保护下进行机械搅拌混合，随后采用选择性激光熔化工艺得到铁基骨支架。所述铁基骨支架由铁基体和均匀分布其中的锰及银组成，银的熔点较低，可以在合金熔化过程中率先变成液相，不仅能够填充固相颗粒之间的空隙还能通过液相流动加快物质迁移，从而避免成型过程中的微观缺陷问题，提高合金致密度；同时，银在冷却的过程中会在晶界上沉淀，不仅能与基体形成强烈的电偶腐蚀，加快降解，还能赋予支架良好的抗菌活性，同时沉淀相能够起到析出强化效应。本发明兼具可降解和抗菌活性的铁基骨支架在组织修复领域有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种兼具可降解和抗菌活性的铁基骨支架及其制备方法，属于生物医用植入物设计和制造技术领域。

背景技术

以不锈钢、钛基合金和钴基合金为代表传统金属生物材料人体承重部位获得广泛应用，但它们在人体内难以降解,长期植入会引发一些并发症,且在失效后需要二次手术取出。而可生物降解金属是新一代生物医学材料，这些金属植入物不仅能在体内完成修复功能，还能通过腐蚀逐渐降解直至最终消失。因此，可生物降解金属的化学成分应该是人体能够代谢的重要元素。在这种情况下，可生物降解的镁基合金和铁基合金非常有希望获得应用，相比于镁合金在生理溶液中的过快降解并伴随着大量氢气产生，铁基合金作为可降解植入物有很大的优势。纯铁本身是一种易腐蚀材料，铁元素同样为人体不可或缺的微量元素之一，拥有良好的生物相容性，而且是血液中氧的良好载体；亚铁离子与血红蛋白的形成密不可分，对血红蛋白的形成起着关键性作用，在成年男性体内铁含量约为45mg/Kg，女性体内含量约为35mg/Kg；而且铁具有良好的塑韧性，有利于支架植入过程中的塑性变形。另外由于铁具有光不可穿透性，方便在手术中观察支架在人体中的位置。

虽然动物实验表明纯铁应用于植入物是生物安全的,但数个月后植入物仍然保持了较好的完整性，降解速度缓慢，往往在骨组织愈合后，部分铁基植入物仍然残留在体内，这极大地限制了其应用，添加低电位的锰可以降低铁基体的电位，加快腐蚀，但是锰的固溶有限，而大量的锰添加又容易造成空隙、裂缝等微观结构缺陷。此外，植入物在植入组织后，容易受到细菌感染，这也需要植入物具有一定的抗菌活性。

目前关于Fe-Mn-Ag已经展开了一些研究：如专利CN 108677099 A；在该专利中其设计了Mn：30wt％，Ag：1-10wt％，其余为铁的Fe-Mn-Ag合金，但其所得产物的降解速度最高也仅为0.143mm/year。同时其采用的仍是传统的熔铸法。

发明内容

针对现有技术中铁基合金降解慢且缺乏抗菌活性的问题，本发明提出一种兼具可降解和抗菌活性的铁基骨支架及其制备方法。所述铁基骨支架由铁基体和均匀分布其中的锰及银组成，银的熔点较低，可以在合金熔化过程中率先变成液相，不仅能够填充固相颗粒之间的空隙还能通过液相流动加快物质迁移，从而避免成型过程中的微观缺陷问题，提高合金致密度；同时，银在快速冷却的过程中会在晶界上沉淀并弥散分布，这不仅能与基体形成强烈的电偶腐蚀，加快降解，还能赋予支架良好的抗菌活性，同时沉淀相能够起到析出强化效应。

本发明一种兼具可降解和抗菌活性的铁基骨支架，以质量百分比计包括下述组分：

锰为20％；

银为1-6％，优选为2-5％，进一步优选为3％；

铁为74-79％，优选为75-78％，进一步优选为77％。

本发明一种兼具可降解和抗菌活性的铁基骨支架的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

步骤一

在保护气氛下，按设计组分配取银粉、铁粉、锰粉；将配取的银粉、铁粉、锰粉混合均匀后，得到均匀分散的混合粉末；