[发明专利]可降解纳米羟基磷灰石镁基复合材料及制备方法

说明书

本发明公开可降解纳米羟基磷灰石镁基复合材料及制备方法，组分及重量百分比为：Zn 4wt.％、纳米羟基磷灰石粉(HA)5wt.％～20wt.％，余量为Mg。本发明添加4wt.％合金元素Zn，提高了Mg/Zn粉的合金化程度、强度，及耐蚀性；选取羟基磷灰石(HA)作为增强体，采用粉末冶金方法，有效充填Mg/Zn粉之间的孔隙，进一步提高了材料密实性和强韧性。HA可有效吸附合金基体腐蚀产生的氢气，并诱导形成保护层，控制合金降解速率。HA的添加也缓解了镁基体腐蚀对周围基体组织产生的碱化，改善细胞生存环境。本发明通过设计Mg/Zn、Mg‑Zn/HA的成分配比及粉末冶金工艺参数制备成组织均匀致密、合金化良好、耐腐蚀性能较好的Mg‑Zn/HA复合材料，具有作为生物骨植入材料用于临床应用的价值。

技术领域

本发明涉及一种可降解纳米羟基磷灰石镁基复合材料及制备方法，属于镁基生物医用材料制备与应用技术领域。

背景技术

生物医用材料是应用于人体组织器官的诊断、修复或增进其功能的高技术材料，用于代替、修复活组织的天然或人造材料，有药物不可替代的作用。其中，硬组织植入材料，包括各种人体骨质的修复与替换材料，如骨、牙齿、关节等，由于其应用面广、需求量大，成为生物材料在医学方面的主要领域。理想状态下的硬组织植入材料必须具备较好的生物相容性、相当的抗弯曲强度、较低应力屏蔽效应、以及对骨血循环较小影响等特点。

相比于任何其他金属或高分子植入材料，镁合金作为可生物降解的骨植入材料，具有生物降解性和生物相容性的组合应用、更类似于皮层质骨的机械性能、密度及弹性模量与人体骨相近等优点。镁及镁合金腐蚀降解后得到镁离子，是人体和细胞中存在丰富的阳离子，是人体内不可缺少的营养元素，因此作为可降解的骨植入材料，镁基材料具有良好的医学安全性基础。然而，相对较差的耐蚀性使得对纯镁的使用受阻，低耐蚀性会导致种植体的力学性能伴随植入时间显著降低，人体组织无法及时治愈。此外，镁腐蚀过程中发生析氢反应，氢气会活跃的积累在体内植入物的周围，氢气和随后形成的氢气泡可以明显妨害镁的其他临床应用。因此，控制镁及其合金适合的耐腐蚀性和机械性以满足植入物生物降解和新骨形成的两种要求是十分必要的。

以天然人骨组成成分如羟基磷灰石(HA)和β-磷酸三钙(β-TCP做陶瓷纤维增强相制备的Mg基复合材料(MMCs)，由于其较高的比刚度、强度和对电偶腐蚀较小的灵敏度，作为最有前途的生物材料而正在被广泛研究。羟基磷灰石(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，HA)具有与人骨相似的化学成分和晶体结构，具有生物活性，能与骨组织形成化学键，这些特性使其有希望应用于骨植入材料领域。因此，在制造Mg/HA复合材料时，以HA做第二相被认为是一个很有前途的选择，能够充分结合镁合金和HA的优点，控制镁合金材料的腐蚀速率，防止其在体液中迅速腐蚀降解，同时满足力学性能要求，促进骨组织细胞生长及修复。

发明内容

本发明针对现有镁合金骨植入材料腐蚀速率过快的问题，提供一种可降解纳米羟基磷灰石镁基复合材料及制备方法。本发明选取人骨中的主要矿物成分羟基磷灰石(HA)作为增强体，采用粉末冶金方法，合理优化Mg/Zn、Mg-Zn/HA 的成分配比及粉末冶金工艺参数制备成组织均匀致密、合金化良好、耐腐蚀性能较好的Mg-Zn/HA复合材料。

本发明具体采用如下技术方案：可降解生物纳米羟基磷灰石镁基复合材料，所述复合材料按重量百分配比包括：Zn 4wt.％、纳米羟基磷灰石粉HA 5wt.％～20wt.％，其余为Mg。

作为一种较佳的实施例，所述Mg为高纯度镁粉，纯度大于等于99.9％，粒径为50～70μm。

作为一种较佳的实施例，所述Zn为高纯度镁粉，纯度大于等于99.9％，粒径为5～20μm。

作为一种较佳的实施例，所述纳米羟基磷灰石粉HA纯度为分析纯，粒径不大于60nm。

本发明还提出可降解生物纳米羟基磷灰石镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：