[发明专利]一种医用可降解Mg-Pr系镁合金及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种医用可降解Mg‑Pr系镁合金及其制备方法与应用，所述镁合金的成分组成包括0.05～7wt.％Pr、0～6wt.％Zn和0～0.4wt.％Zr，总的合金元素含量不超过7wt.％，其余为Mg元素及不可避免的杂质。本发明的Mg‑Pr系镁合金的力学性能、耐腐蚀性能优异，可用于制备多种可降解医用植入材料和器械，包括制备可降解支架、可降解骨科用植入物、可降解缝合/吻合/封堵植入物、齿科材料。

技术领域

本发明属于医用金属材料领域，具体涉及一种医用可降解Mg-Pr系镁合金及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，以镁及镁合金为代表的可降解金属医用植入材料发展迅速，成为材料学、生物学和医学等交叉学科的研究热点。由可降解镁合金制成的植入器械覆盖骨科、心血管、气管和胃肠吻合等领域，并陆续有相关植入器械获批上市。与传统金属植入材料相比，镁合金作为植入材料和器械具有以下优势：(1)镁是人体所需的宏量元素，与生命维持和身体健康密切相关；(2)镁合金具有高的比强度、比刚度及与人骨相近的密度和弹性模量，可有效避免“应力遮挡”；(3)镁合金在体液环境下易腐蚀，可在体降解和吸收，避免二次手术；(4)用于骨相关领域，镁具有促进成骨的效果，作为血管支架，镁合金支架具有低血栓风险和低的新生粥样硬化风险。

然而，镁合金的力学性能仍明显低于不锈钢、钛合金和钴铬合金等传统金属植入材料，这也限制了其仅能用于一些非承重或者承重较小的部位。可快速降解既是镁合金的优势，同时也可能是其风险所在。镁合金快速降解产生的氢气可能带来不利的组织学反应。在力的作用下，镁合金的腐蚀可能加剧，有可能导致严重的局部腐蚀，使得器械过早丢失力学支撑，最终导致植入失败。此外，镁合金中合金元素释放过多或者释放过快也可能带来潜在的安全性问题。而且，镁合金中的Fe、Cu、Ni和Co等杂质对耐蚀性十分有害，应严格控制这些有害杂质的含量。

目前，欧洲上市的镁合金骨钉和血管支架采用WE43镁稀土合金，含有7wt.％的稀土(Y、Nd、Gd和Pr等)。近来，德国学者检测到以上混合稀土在动物脏器积累，可能增加脏器负担，存在长期生物安全性隐患，提示医用镁稀土合金设计应该考虑控制稀土的种类和用量，探索材料“素化”。可见，通过添加适宜、少量的合金元素，控制有害杂质含量，获得最大的力学性能和腐蚀抗力收益，兼顾机械性能和腐蚀行为的匹配关系，提高植入材料和器械的安全性和有效性是新型医用镁合金材料的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种高纯度、高强度、高耐蚀和高度生物相容的医用可降解Mg-Pr系镁合金及其制备方法与应用；本发明有效减少稀土合金元素种类，降低总合金元素含量，同时提升了腐蚀性能和生物相容性，获得的合金降解缓慢且均匀，力学衰退规律与组织修复进程匹配，降解产物具有促成骨、促愈合和抗感染等生物学功效，可作为医用植入材料用于多种生理环境。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种医用可降解Mg-Pr系镁合金，其成分组成包括0.05～7wt.％Pr、0～6wt.％Zn和0～0.4wt.％Zr，总的合金元素含量不超过7wt.％，其余为Mg元素及不可避免的杂质，总的杂质含量不超过0.02wt.％，不可避免的杂质包括Fe、Cu、Ni、Co、Si、Mn和Al等。

作为本发明的进一步改进，所述医用可降解Mg-Pr系镁合金含有0.05～1wt.％Pr，优选含有0.05～0.5wt.％Pr，其余为Mg元素及不可避免的杂质，单一一种杂质的浓度不超过50ppm，总的杂质含量不超过0.02wt.％。

作为本发明的进一步改进，所述医用可降解Mg-Pr系镁合金含有0.05～1wt.％Pr和0.05～3wt.％Zn，其余为Mg元素及不可避免的杂质，单一一种杂质的浓度不超过50ppm，总的杂质含量不超过0.02wt.％。