專利名稱：醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可降解吸收性Mg-Sr-Ca系合金醫(yī)用植入體及其制備方法?？山到馕招訫g-Sr-Ca系合金的設(shè)計(jì)，無(wú)毒且具備良好的組織相容性，力學(xué)性能和降解速度可調(diào)，適合作為可降解骨科植入器械。
背景技術(shù)：
目前醫(yī)用的生物可降解材料主要為可降解高分子材料和可降解陶瓷材料，可降解高分子材料包括聚羥基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚乙酸內(nèi)酯(PCL)及其共聚物、天然多糖類材料(纖維素、甲殼素)和天然蛋白質(zhì)材料(膠原、纖維蛋白)等；廣泛應(yīng)用的可降解陶瓷包括羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣和磷酸氧四鈣?？山到飧叻肿硬牧想m能夠完全被人體吸收，但強(qiáng)度低，很難提供結(jié)構(gòu)支撐的功能，且其體內(nèi)降解產(chǎn)物易引發(fā)炎癥反應(yīng)等問(wèn)題；可降解陶瓷的缺點(diǎn)是韌性差，無(wú)法協(xié)調(diào)變形。生物醫(yī)用金屬材料因其優(yōu)良的力學(xué)性能、生物相容性和耐腐蝕性，在醫(yī)療器械領(lǐng)域廣泛使用。廣泛使用的生物金屬材料主要為316L、317L、304V不銹鋼、Co-Cr-Mo合金、純鈦、Ti-6A1-4V、TiNi合金。但是生物醫(yī)用金屬材料的缺點(diǎn)是不可降解，在體內(nèi)將永久性以 “異體”形式存在。同時(shí)，不銹鋼、Co-Cr-Mo合金和鈦合金的力學(xué)性能與骨組織不匹配，尤其是他們的彈性模量，如不銹鋼的彈性模量約為200GPa，鈦合金約為lOOGPa，而骨組織的彈性模量只有10-40GPa。因此導(dǎo)致金屬植入體植入后將承載幾乎全部載荷，造成骨組織的應(yīng)力遮擋現(xiàn)象，即植入體周圍骨組織萎縮或疏松。從生物相容性的角度來(lái)看，鎂是人體的必需元素，是體內(nèi)第二重要的陽(yáng)離子(K第一)，在人體中正常含量為25克，且半數(shù)存在于骨骼中。鎂具有多種生理功能，與生命的維持、身體的健康有著極其密切的關(guān)系。并且，人體對(duì)鎂的每日需要量大約300-700mg，超過(guò)生理需求量的鎂可經(jīng)腎隨尿液排出體外，故腎功能正常者，每天用4 6g鎂，一般不會(huì)引起毒副作用。從材料學(xué)角度來(lái)看，鎂合金密度(1. 75 1. 85g/cm3)與人體密致組織(1. 75g/cm3) 相近，彈性模量約為45GPa，不到醫(yī)用鈦合金彈性模量(109-112GPa)的1/2，能有效緩解骨科植入物的應(yīng)力遮擋效應(yīng)，且具備良好的綜合力學(xué)性能和機(jī)械加工性能。鎂合金化學(xué)性質(zhì)活潑，在溶液中尤其是含有Cl—的人體體液環(huán)境中可腐蝕降解，被認(rèn)為將成為新一代的可降解植入材料。綜上所述，若采用鎂合金制造骨科植入物，將同時(shí)兼具“生物醫(yī)用金屬材料”的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)和“可降解高分子材料”的降解吸收的特點(diǎn)，具有良好醫(yī)用前景。鍶普遍存在于食物和水中，是人體的微量元素，99%存在于骨和牙齒，其中骨中Sr 含量大約為100-120mg/kg，在牙釉質(zhì)中含量300mg/kg。Sr與Ca在元素周期表中同屬于第 II族，在體液中都以二價(jià)離子的形式存在，有非常類似的性質(zhì)，其吸收途徑、載體相同，Ca 與載體結(jié)合的能力大于Sr，兩者在骨中的含量成反比，在新骨形成的初期Sr離子的濃度較高，隨著骨基質(zhì)的成熟，Sr離子逐漸被Ca離子替換，Sr離子在骨基質(zhì)中保持一定的比例可以維持骨質(zhì)的正常功能。至今沒(méi)有關(guān)于過(guò)量Sr導(dǎo)致的毒性病癥的報(bào)道。目前研究表明，口服Sr鹽可以促進(jìn)骨組織形成，抑制骨吸收，從而增加骨量和提高骨強(qiáng)度，治療骨質(zhì)疏松。由法國(guó)施維雅藥廠原創(chuàng)研制的雷奈酸鍶(歐思美)經(jīng)臨床實(shí)驗(yàn)表明對(duì)絕經(jīng)后婦女的骨質(zhì)疏松癥是一個(gè)可靠的治療藥物。由于Sr對(duì)骨組織生長(zhǎng)的促進(jìn)作用， Sr也被用于制備Sr-HA骨水泥以及在生物醫(yī)用金屬材料表面制備含Sr涂層。利用Sr部分替代HA中的Ca，導(dǎo)致晶格畸變從而影響HA的結(jié)晶性和溶解性。研究表明，Sr-HA骨水泥有利于骨生長(zhǎng)和整合，減少由于骨質(zhì)疏松造成的二次骨折的危險(xiǎn)。在生物醫(yī)用金屬材料表面制備含Sr涂層，可通過(guò)緩慢釋放Sr2+，誘導(dǎo)骨組織生成，提高植入體的生物活性。從材料學(xué)角度來(lái)看，Sr也是鎂合金中的一個(gè)重要合金元素。Sr能夠在固液界面前沿富集，產(chǎn)生成分過(guò)冷，阻礙晶粒長(zhǎng)大，從而細(xì)化晶粒，改善澆鑄性能。同時(shí)，Sr可以提高鎂合金中H的溶解度，并與H生成SrH2新相，減少凝固過(guò)程中氣孔的產(chǎn)生。由于其晶粒細(xì)化作用以及形成的含Sr相具有高的熔點(diǎn)和與鎂基體之間較小的電位差，適量添加Sr可以提高鎂合金的室溫和高溫強(qiáng)度，改善鎂合金的高溫蠕變性能和抗熱裂性，提高鎂合金的耐腐蝕性能。例如在AZ91D中添加0. 6%的Sr，其在3. 5% NaCl溶液中的自腐蝕電流密度由 16. 85A/cm2 降低到 2. 01 A/cm2。鈣是一種生命必需元素，也是人體中含量最豐富的宏量金屬元素，含量?jī)H次于C、 H、0、N。正常的情況下成人體內(nèi)鈣含量約為1200g，其中約99%存在于骨骼和牙齒中，主要以羥磷灰石結(jié)晶的形式存在，維持骨和牙齒具有堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)和支架。另外約1%的鈣常以游離的或結(jié)合的離子狀態(tài)存在于軟組織細(xì)胞外液及血液中，統(tǒng)稱為混溶鈣池。鈣在機(jī)體各種生理和生化過(guò)程中起重要的作用。從材料學(xué)角度，鈣可以顯著細(xì)化晶粒，從而提高鎂合金的成形性和強(qiáng)度，還可降低鎂合金的微電池效應(yīng)，提高鎂合金的耐腐蝕能力。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有文獻(xiàn)和專利提出Mg-Sr-Ca系合金用作生物醫(yī)用材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種可應(yīng)用于骨科醫(yī)用植入材料的醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca 系鎂合金植入體及其制備方法。該合金植入體具有良好的生物相容性和耐腐蝕性能，且能夠滿足力學(xué)性能要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體，按重量百分比計(jì)，主要含有鍶(Sr) 0-5%，不包括0，鈣(Ca) 0-2%,不包括0，余量為鎂。作為上述方案的進(jìn)一步設(shè)置，還含有下列微量元素中的一種或幾種，它們?yōu)殄i (Mn)、鋯(&)、錫(Sn)、稀土( RE)和釔(Y)，按重量百分比計(jì)，總量為0-2%,不包括0%和2%。所述錳含量不大于1. 5%，鋯含量不大于1%，錫含量不大于2%，稀土含量不大于2%， 釔含量不大于1%。本方案可能還含有少量不可避免的雜質(zhì)元素，它們?yōu)殍F(Fe)、銅(Cu)和鎳(Ni)； 按重量百分比計(jì)，它們每種含量不超過(guò)0. 05%。所述Mg-Sr-Ca系合金是致密結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu)。一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體的制備方法，將鎂、鍶、鈣，或者將鎂、鍶、鈣，與錳、鋯、錫、稀土、釔元素中的一種或幾種混合后，700-850°C熔煉，經(jīng)真空精密鑄造制得致密結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金，經(jīng)機(jī)械加工方法制成致密結(jié)構(gòu)的醫(yī)用可降解吸收 Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體。即采用純Mg、純Sr和純Ca為原料，或者采用純Mg、Mg-Sr,Mg-Ca中間合金為原料，在C02+SF6氣氛保護(hù)下，700-850°C熔煉，經(jīng)真空精密鑄造制得致密結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金，經(jīng)機(jī)械加工方法制成致密結(jié)構(gòu)的醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體。本方法將Sr、Ca、Mn、Zr、Sn、RE 或 Y 元素預(yù)制成 Mg-Sr (Ca、Mn、Zr、Sn、RE 或 Y) 的中間合金，添加至熔融Mg中進(jìn)行熔煉。所述機(jī)械加工方法包括軋制和/或鍛造和/或擠壓和/或快速凝固；
其中，所述軋制步驟為將Mg-Sr-Ca系合金鑄錠300-500 °C固溶處理2_20小時(shí)，在 400-500°C進(jìn)行粗軋，道次壓下量為10-15% ；中軋溫度為350-400°C，道次壓下量30-60% ；精軋溫度200-350°C，道次壓下量5-10% ；
所述鍛造步驟為將Mg-Sr-Ca系合金鑄錠300-500°C范圍固溶處理2_20小時(shí)，然后在 200-400°C范圍內(nèi)鍛造，鍛造速率不小于350mm/s，鍛造率不小于10% ；
所述擠壓步驟為將Mg-Sr-Ca系合金鑄錠300-500°C固溶處理2_20小時(shí)，擠壓溫度范圍為 200-400°C，擠壓速度 0. l-30m/min，擠壓比 10 100 ；
所述快速凝固為采用高真空快淬系統(tǒng)在Ar氣保護(hù)下，加料量2-8g，感應(yīng)加熱功率 3-7kff,噴嘴與輥間距0. 8mm,噴射壓力0. 05-0. 2MPa，輥輪轉(zhuǎn)速為500-5000r/min，噴嘴狹縫尺寸IfilmX 8mmX 6mm制成快速凝固薄帶，然后將薄帶破碎成粉末狀，200-350°C真空熱壓 l-24h制成Mg-Sr-Ca系合金擠壓坯，然后200-400°C范圍內(nèi)擠壓，擠壓比10-60。一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體的另一種制備方法，將鎂、鍶、鈣， 或者將鎂、鍶、鈣，與錳、鋯、錫、稀土、釔元素中的一種或幾種作為原料，采用粉末混合燒結(jié)法或預(yù)合金粉燒結(jié)法或自蔓延高溫合成法制成多孔結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金后，加工制成可降解吸收醫(yī)用植入體；
所述粉末混合燒結(jié)法是所述制備多孔Mg-Sr-Ca系合金的原料按照比例配制，混合均勻，壓制成坯，真空燒結(jié)，以2-4°C /min慢速升溫至200-500°C后接著以30°C /min快速升溫，爐冷降溫，得到多孔結(jié)構(gòu)的Mg-Sr-Ca系合金；
所述預(yù)合金粉燒結(jié)法是將所述制備多孔結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金的原料粉末按照要求比例混合后進(jìn)行高能球磨，隨后預(yù)壓制成型，再300-60(TC進(jìn)行熱處理10-12小時(shí)，得到多孔結(jié)構(gòu)的Mg-Sr-Ca系合金；
所述自蔓延高溫合成法是將制備多孔Mg-Sr-Ca系合金的原料混合壓制成坯，惰性氣體保護(hù)下，氣體壓力1 X IO3-I X IO5Pa, 200-70(TC下點(diǎn)燃進(jìn)行自蔓延高溫合成，得到多孔結(jié)構(gòu)的Mg-Sr-Ca系合金。為了減緩本發(fā)明方法制備的可降解吸收Mg-Sr-Ca系醫(yī)用植入體的降解速度，上述兩種方法中，均還包括在所述Mg-Sr-Ca系合金表面還涂覆有可降解高分子涂層或可降解陶瓷涂層；
所述可降解高分子涂層為聚羥基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、L-聚乳酸(PLLA)、聚己酸內(nèi)酯(PCL)、聚氰基丙烯酸酯(PACA)、聚對(duì)二氧雜環(huán)己烷酮、聚酸酐、聚膦腈、氨基酸類聚合物、聚羥基丁酸酯和羥基戊酸酯及其共聚物中的一種或多種的任意組合；
所述可降解陶瓷涂層可為羥基磷灰石、含鍶羥基磷灰石、含氟羥基磷灰石、α -磷酸三鈣、β-磷酸三鈣和磷酸氧四鈣中的一種或多種的任意組合。其中，可降解高分子涂層厚度可為0.01-5mm;可降解陶瓷涂層的厚度可為0. 01_5mmo所述涂覆可降解高分子涂層的方法為提拉法和勻膠法；
所述提拉法涂覆可降解高分子涂層是將所述可降解吸收性Mg-Sr-Ca系合金進(jìn)行酸洗，然后在三氯乙烷等有機(jī)溶劑中溶解所述高分子涂層的制備材料，然后將合金在高分子材料膠體中浸涂后勻速拉出進(jìn)行離心處理，得到涂覆可降解高分子涂層的可降解吸收醫(yī)用植入體；
所述勻膠法涂覆可降解高分子涂層是將所述可降解吸收性Mg-Sr-Ca系合金進(jìn)行酸洗，然后在三氯乙烷等有機(jī)溶劑中溶解所述高分子涂層的制備材料，將高分子材料膠體滴在合金表面，利用勻膠機(jī)高速旋轉(zhuǎn)使膠體鋪展到合金上形成薄層，干燥以去除多余溶劑，多次涂覆以達(dá)到最佳效果。所述涂覆可降解陶瓷涂層的方法為等離子噴涂、電沉積或微弧氧化方法； 所述等離子體噴涂可降解陶瓷涂層所用等離子氣體主氣Ar 30-100scfh，次氣H2
5-20scfh，噴涂電流400-800A，噴涂電壓40_80V，噴涂距離 100_500mm ；
所述電沉積可降解陶瓷涂層為以醫(yī)用植入體為陰極，在含鈣、磷、氟或鍶鹽的電解液中，電流密度0. 5-30mA/cm2，溫度25_85°C，處理10-60min后，清洗干燥得到所述醫(yī)用植入體；
所述微弧氧化的方法為將所述醫(yī)用植入體Mg-Sr-Ca系合金在鈣、磷、氟或鍶鹽的電解液中，200-500V 下氧化 5-30min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果
本發(fā)明所述的可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金，選用人體必需金屬元素，不含有害或潛在有害元素，其中的合金化元素Sr可促進(jìn)成骨，抑制骨吸收，從而伴隨Mg-Sr-Ca系合金降解，局部Mg、Sr、Ca的共釋放可促進(jìn)組織愈合。本發(fā)明的方法通過(guò)成分設(shè)計(jì)和制備工藝的配合(如擠壓變形或表面涂層)，實(shí)現(xiàn)調(diào)控醫(yī)用植入體的力學(xué)性能和降解速度，獲得最佳的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為鑄態(tài)Mg-Sr-Ca合金顯微組織；
圖2為鑄態(tài)和軋態(tài)Mg-Sr-Ca合金室溫拉伸性能； 圖3為軋態(tài)Mg-Sr-Ca合金植入小鼠骨髓腔4周后的X射線圖； 圖4為軋態(tài)Mg-Sr-Ca合金植入小鼠骨髓腔4周后的micro-CT 2D重建圖； 圖5為軋態(tài)Mg-Sr-Ca合金植入小鼠骨髓腔4周后的micro-CT 3D重建圖。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所用的方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的百分含量，如無(wú)特別說(shuō)明，均為質(zhì)量百分含量。實(shí)施例1
試驗(yàn)原料采用純Mg (99. 95wt. %)、Mg-Sr中間合金和Mg-Ca中間合金，按Mg-Sr-Ca合金成分(名義成分按重量百分比計(jì)Sr 2%, Ca 1%，余量為Mg)配制合金，在C02+SF6氣氛保護(hù)下熔化純鎂錠，溫度升高至750°C加入Mg-Sr中間合金，待其熔化后攪拌lOmin，隨后加入 Mg-Ca中間合金，攪拌lOmin，使合金化元素Sr和Ca均勻化。升溫至750°C后保溫30min， 將熔體澆注到預(yù)熱至300°C的模具中進(jìn)行重力鑄造，制得Mg-Sr-Ca鑄錠。采用本發(fā)明得到的鑄態(tài)Mg-Sr-Ca合金顯微組織如圖1所示。將鑄態(tài)Mg-Sr-Ca合金加工成拉伸標(biāo)準(zhǔn)樣，進(jìn)行室溫拉伸實(shí)驗(yàn)，拉伸速度lmm/min。采用本發(fā)明得到的鑄態(tài)Mg-Sr-Ca合金室溫拉伸性能如圖2所示。實(shí)施例2
合金熔煉工藝同實(shí)施例1，將Mg-Sr-Ca合金鑄錠加工成6mm厚板材，砂紙打磨至無(wú)明顯缺陷，400°C保溫3小時(shí)，進(jìn)行軋制，每道次下壓量0. 2mm，每道次回爐10分鐘，最終軋制到1. 2mm厚薄板。將軋態(tài)Mg-Sr-Ca合金加工成拉伸標(biāo)準(zhǔn)樣，進(jìn)行室溫拉伸實(shí)驗(yàn)，拉伸速度 lmm/min。采用本發(fā)明得到的軋態(tài)Mg-Sr-Ca合金室溫拉伸性能如圖2所示。實(shí)施例3
將制得的軋態(tài)Mg-Sr-Ca合金加工成Φ0. 7mm,長(zhǎng)5mm的棒材，打磨拋光至2000#砂紙， 環(huán)氧乙烷消毒。選擇8只3個(gè)月C57BL/6小鼠，隨機(jī)分為兩組，每組4只。其中一組麻醉并對(duì)左側(cè)膝蓋備皮并消毒，股骨遠(yuǎn)端鉆直徑為0. 7mm圓孔，將合金棒植入孔內(nèi)并縫合。另外一組小鼠左側(cè)股骨鉆孔作為空白對(duì)照。術(shù)后定期觀察沒(méi)有發(fā)現(xiàn)植入體引起周圍組織發(fā)炎等異物反應(yīng)。術(shù)后4周發(fā)現(xiàn)成骨反應(yīng)明顯，骨小梁密度高于對(duì)照組，外骨膜和內(nèi)骨膜成骨均高于對(duì)照組。采用本發(fā)明得到的軋態(tài)Mg-Sr-Ca合金植入小鼠骨髓腔4周后的X射線和micro-CT 觀察結(jié)果如圖3、圖4、圖5所示。實(shí)施例4
試驗(yàn)原料采用純Mg(99. 95wt. %)、Mg-Sr中間合金、Mg-Ca中間合金和中間合金， 按Mg-Sr-Ca-^ 合金成分(名義成分按重量百分比計(jì)Sr 1%，Ca 1%，Zr 0.5%，余量為Mg) 配制合金，在C02+SF6氣氛保護(hù)下熔化純鎂錠，溫度升高至750°C加入Mg-Sr中間合金，待其熔化后攪拌lOmin，隨后加入Mg-Ca中間合金，攪拌lOmin，隨后加入中間合金，攪拌 10-15min，使合金化元素Sr、Ca和rLr均勻化。升溫至750°C后保溫30min，將熔體澆注到預(yù)熱至300°C的模具中進(jìn)行重力鑄造，制得Mg-Sr-Ca-^·鑄錠。將制得的鑄錠400°C保溫3 小時(shí)，進(jìn)行擠壓，擠壓比25 :1，擠壓溫度270°C。取上述方法制得的擠壓態(tài)Mg-Sr-Calr合金加工成螺釘植入18只新西蘭白兔左側(cè)股骨，對(duì)側(cè)植入純Ti螺釘。術(shù)后1、6和12個(gè)月分別處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，18只兔子均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)植入體引起周圍組織發(fā)炎等異物反應(yīng)，術(shù)后12個(gè)月 Mg-Sr-Ca-Zr合金植入體體積減少58%，降解處均被新骨填充。實(shí)施例5
將純Mg (純度為99. 95%)、純Sr (純度為99. 9%)和純Ca (純度為99. 9%)按質(zhì)量比為99 5 1的比例，混合均勻，壓制成坯，在真空燒結(jié)爐(VSF系列(通用型)真空燒結(jié)爐，沈陽(yáng)真空技術(shù)研究所)中燒結(jié)，具體燒結(jié)的步驟為以2°C /min慢速升溫至300°C后，接著以 300C /min快速升溫至650°C，最后，爐冷降溫，用預(yù)合金粉燒結(jié)法得到多孔結(jié)構(gòu)的Mg-Sr-Ca 合金，經(jīng)排水法測(cè)量空隙率為50%，將該多孔結(jié)構(gòu)的Mg-Sr-Ca合金經(jīng)切割制備成尺寸為 5X5X5mm3的立方體，即得到醫(yī)用植入體-骨組織修復(fù)支架。將按照上述方法制備的骨組織修復(fù)支架植入體12個(gè)，分別利用手術(shù)埋植于12只家兔的股骨內(nèi)，首先用Φ =3mm手鉆在家兔股骨處鉆孔后將植入體埋植入左側(cè)股骨，術(shù)后注射青霉素鉀15mg/kg，實(shí)驗(yàn)以316L不銹鋼(西北有色金屬研究院)支架作為對(duì)照；術(shù)后1、 5個(gè)月分別處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。術(shù)后1個(gè)月，micro-CT觀察家兔股骨處該合金材料由于腐蝕降解體積逐步減小，材料周圍的骨組織修復(fù)受損骨且接觸緊密。骨組織修復(fù)支架植入體植入 5月后，均完全降解，而316L不銹鋼支架周圍組織發(fā)炎。實(shí)施例6
軋態(tài)Mg-Sr-Ca合金骨固定板的制備工藝同實(shí)施例1和2。然后采用酸洗，浸涂、干燥工藝制備PLLA表面改性骨固定板。具體的制備工藝如下
(I ]使用濃硝酸、氫氟酸配置酸洗液，將骨固定板酸洗5 20min。丨21在8 IOml三氯乙烷中溶解0.3 0. 6gPLLA (分子量8(T200kDa)。(3)將酸洗后的合金植入體放入膠體中浸泡30分鐘后勻速提拉取出，真空室溫干燥過(guò)夜。丨5丨消毒處理，準(zhǔn)備待用。將制得的PLLA表面改性Mg-Sr-Ca骨固定板固定于狗的股骨中。通過(guò)定期的觀察沒(méi)有發(fā)現(xiàn)植入體引起周圍組織發(fā)炎等異物反應(yīng)。觀察發(fā)現(xiàn)隨著植入時(shí)間的延長(zhǎng)，PLLA逐漸溶解，骨固定板尺寸變小，同時(shí)與連接骨處連接緊密。7個(gè)月后，植入骨固定板完全降解。實(shí)施例7
骨固定板的制備工藝同實(shí)施例1和2。用800#，1500#，2000#砂紙打磨骨固定板，以 0. 04M β -甘油磷酸鈉和0. 2Μ醋酸鈣作為電解液，PH l(Tl 1，350V制備含鈣、磷陽(yáng)極氧化層。 將陽(yáng)極氧化骨固定板置于高壓反應(yīng)釜，調(diào)節(jié)PH值為13 14，1301保溫411，烘干即可。具體制備工藝如下骨固定板在pH:l(Tll電解液中350V陽(yáng)極氧化lOmin。[21清洗后將樣品置于高壓反應(yīng)釜中130°C保溫4h。丨3)消毒處理，準(zhǔn)備待用。將制得的陽(yáng)極氧化和水熱合成共同表面改性骨固定板固定于狗的股骨中。通過(guò)定期的觀察沒(méi)有發(fā)現(xiàn)植入體引起周圍組織發(fā)炎等異物反應(yīng)。觀察發(fā)現(xiàn)隨著植入時(shí)間的延長(zhǎng)， 表面涂層逐漸與骨融合，骨固定板尺寸變小。10個(gè)月后，植入骨固定板完全降解。實(shí)施例8
一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體，按重量百分比計(jì)，含有鍶洲，鈣1%， 錳1%，錫0. 5%，釔0. 3%，余量為鎂。Mg-Sr-Ca系合金是致密結(jié)構(gòu)。本發(fā)明醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體的制備方法如下將鎂、鍶、鈣、 錳、錫、釔混合后，800°C熔煉，經(jīng)真空精密鑄造制得致密結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金，經(jīng)機(jī)械加工方法制成致密結(jié)構(gòu)的醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體。機(jī)械加工方法為擠壓，擠壓步驟為將Mg-Sr-Ca系合金鑄錠400°C固溶處理16小時(shí)，擠壓溫度范圍為400°C，擠壓速度lOm/min，擠壓比1(Γ 00。擠壓好后，還在Mg-Sr-Ca系合金表面還涂覆有可降解高分子涂層。可降解高分子涂層為聚羥基乙酸。 涂覆可降解高分子涂層的方法為提拉法。
提拉法涂覆可降解高分子涂層是將可降解吸收性Mg-Sr-Ca系合金進(jìn)行酸洗，然后在三氯乙烷等有機(jī)溶劑中溶解所述高分子涂層的制備材料，然后將合金在高分子材料膠體中浸涂后勻速拉出進(jìn)行離心處理，得到涂覆可降解高分子涂層的可降解吸收醫(yī)用植入體。
實(shí)施例9
一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體，按重量百分比計(jì)，含有鍶4. 5%，鈣 1. 8%，錳1%，鋯0. 8%，余量為鎂。Mg-Sr-Ca系合金是致密結(jié)構(gòu)。本發(fā)明醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體的制備方法如下將鍶、鈣、錳、 鋯、鎂混合后，750°C熔煉，經(jīng)真空精密鑄造制得致密結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金，經(jīng)機(jī)械加工方法制成致密結(jié)構(gòu)的醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體。機(jī)械加工方法為鍛造。其中，鍛造步驟為將Mg-Sr-Ca系合金鑄錠500°C范圍固溶處理10小時(shí)，然后在 400°C范圍內(nèi)鍛造，鍛造速率不小于350mm/s，鍛造率不小于10%。鍛造好后，還在Mg-Sr-Ca系合金表面還涂覆有可降解陶瓷涂層?？山到馓沾赏繉訛榱姿嵫跛拟}。涂覆可降解陶瓷涂層的方法為等離子噴涂。等離子噴涂可降解陶瓷涂層所用等離子氣體主氣Ar 30-100scfh，次氣H2 5-20scfh，噴涂電流400-800A，噴涂電壓40_80V，噴涂距離 100_500mm。 實(shí)施例10
一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體，按重量百分比計(jì)，含有鍶5%，鈣2%， 錳0. 5%，鋯0. 5%，錫0. 5%，余量為鎂。Mg-Sr-Ca系合金是致密結(jié)構(gòu)。本發(fā)明醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體的制備方法如下將鎂、鍶、鈣、 錳、鋯、錫作為原料，采用粉末混合燒結(jié)法制成多孔結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金后，加工制成可降解吸收醫(yī)用植入體。粉末混合燒結(jié)法是將制備多孔Mg-Sr-Ca系合金的原料按照比例配制，混合均勻， 壓制成坯，真空燒結(jié)，以4°C /min慢速升溫至500°C后接著以30°C /min快速升溫，爐冷降溫，得到多孔結(jié)構(gòu)的Mg-Sr-Ca系合金。粉末混合燒結(jié)法所得Mg-Sr-Ca系合金表面還涂覆有可降解高分子涂層。可降解高分子涂層為聚羥基乙酸與聚乳酸的組合。涂覆可降解高分子涂層的方法為勻膠法。勻膠法涂覆可降解高分子涂層是將可降解吸收性Mg-Sr-Ca系合金進(jìn)行酸洗，然后在三氯乙烷等有機(jī)溶劑中溶解所述高分子涂層的制備材料，將高分子材料膠體滴在合金表面，利用勻膠機(jī)高速旋轉(zhuǎn)使膠體鋪展到合金上形成薄層，干燥以去除多余溶劑，多次涂覆以達(dá)到最佳效果。實(shí)施例11
一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體，按重量百分比計(jì)，含有鍶3%，鈣 0. 8%，錳0. 8%，鋯0. 3%，錫0. 8%，余量為鎂。
Mg-Sr-Ca系合金是致密結(jié)構(gòu)。本發(fā)明醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體的制備方法如下將鎂、鍶、鈣、 錳、鋯、錫作為原料，采用自蔓延高溫合成法制成多孔結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金后，加工制成可降解吸收醫(yī)用植入體。自蔓延高溫合成法是將制備多孔Mg-Sr-Ca系合金的原料混合壓制成坯，惰性氣體保護(hù)下，氣體壓力1 X IO3-I X IO5Pa, 700°C下點(diǎn)燃進(jìn)行自蔓延高溫合成，得到多孔結(jié)構(gòu)的 Mg-Sr-Ca系合金。自蔓延高溫合成法后所得Mg-Sr-Ca系合金表面還涂覆有可降解陶瓷涂層?？山到馓沾赏繉訛棣?-磷酸三鈣、β -磷酸三鈣和磷酸氧四鈣的組合。涂覆可降解陶瓷涂層的方法為微弧氧化方法。微弧氧化的方法為將醫(yī)用植入體Mg-Sr-Ca系合金在鍶鹽的電解液中，300V下氧化 15min。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體，其特征在于按重量百分比計(jì)，主要含有鍶0-5%，不包括0，鈣0-2%，不包括0，余量為鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體，其特征在于還含有下列微量元素中的一種或幾種，它們?yōu)殄i、鋯、錫、稀土和釔，按重量百分比計(jì)，總量為0-2%,不包括0%和2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體，其特征在于所述錳含量不大于1. 5%，鋯含量不大于1%，錫含量不大于2%，稀土含量不大于2%，釔含量不大于1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體，其特征在于所述Mg-Sr-Ca系合金是致密結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu)。
5.一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體的制備方法，其特征在于將鎂、鍶、鈣，或者將鎂、鍶、鈣，與錳、鋯、錫、稀土、釔元素中的一種或幾種混合后，700-850°C熔煉，經(jīng)真空精密鑄造制得致密結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金，經(jīng)機(jī)械加工方法制成致密結(jié)構(gòu)的醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述機(jī)械加工方法包括軋制和/或鍛造和/或擠壓和/或快速凝固；其中，所述軋制步驟為將Mg-Sr-Ca系合金鑄錠300-500 °C固溶處理2_20小時(shí)，在400-500°C進(jìn)行粗軋，道次壓下量為10-15% ；中軋溫度為350-400°C，道次壓下量30-60% ；精軋溫度200-350°C，道次壓下量5-10% ；所述鍛造步驟為將Mg-Sr-Ca系合金鑄錠300-500°C范圍固溶處理2_20小時(shí)，然后在200-400°C范圍內(nèi)鍛造，鍛造速率不小于350mm/s，鍛造率不小于10% ；所述擠壓步驟為將Mg-Sr-Ca系合金鑄錠300_500°C固溶處理2_20小時(shí)，擠壓溫度范圍為 200-400°C，擠壓速度 0. l-30m/min，擠壓比 10 100 ；所述快速凝固為采用高真空快淬系統(tǒng)在Ar氣保護(hù)下，加料量2-8g，感應(yīng)加熱功率3-7kff,噴嘴與輥間距0. 8mm,噴射壓力0. 05-0. 2MPa，輥輪轉(zhuǎn)速為500-5000r/min，噴嘴狹縫尺寸IfilmX 8mmX 6mm制成快速凝固薄帶，然后將薄帶破碎成粉末狀，200-350°C真空熱壓1-24h制成Mg-Sr-Ca系合金擠壓坯，然后200-400°C范圍內(nèi)擠壓，擠壓比10-60。
7.一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體的制備方法，其特征在于將鎂、鍶、鈣，或者將鎂、鍶、鈣，與錳、鋯、錫、稀土、釔元素中的一種或幾種作為原料，采用粉末混合燒結(jié)法或預(yù)合金粉燒結(jié)法或自蔓延高溫合成法制成多孔結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金后，加工制成可降解吸收醫(yī)用植入體；所述粉末混合燒結(jié)法是所述制備多孔Mg-Sr-Ca系合金的原料按照比例配制，混合均勻，壓制成坯，真空燒結(jié)，以2-4°C /min慢速升溫至200-500°C后接著以30°C /min快速升溫，爐冷降溫，得到多孔結(jié)構(gòu)的Mg-Sr-Ca系合金；所述預(yù)合金粉燒結(jié)法是將所述制備多孔結(jié)構(gòu)Mg-Sr-Ca系合金的原料粉末按照要求比例混合后進(jìn)行高能球磨，隨后預(yù)壓制成型，再300-60(TC進(jìn)行熱處理10-12小時(shí)，得到多孔結(jié)構(gòu)的Mg-Sr-Ca系合金；所述自蔓延高溫合成法是將制備多孔Mg-Sr-Ca系合金的原料混合壓制成坯，惰性氣體保護(hù)下，氣體壓力1 X IO3-I X IO5Pa, 200-70(TC下點(diǎn)燃進(jìn)行自蔓延高溫合成，得到多孔結(jié)構(gòu)的Mg-Sr-Ca系合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一所述的方法，其特征在于所述方法中，還包括所述Mg-Sr-Ca系合金表面還涂覆有可降解高分子涂層或可降解陶瓷涂層；所述可降解高分子涂層為聚羥基乙酸、聚乳酸、L-聚乳酸、聚己酸內(nèi)酯、聚氰基丙烯酸酯、聚對(duì)二氧雜環(huán)己烷酮、聚酸酐、聚膦腈、氨基酸類聚合物、聚β -羥基丁酸酯和羥基戊酸酯及其共聚物中的一種或多種的任意組合；所述可降解陶瓷涂層可為羥基磷灰石、含鍶羥基磷灰石、含氟羥基磷灰石、α -磷酸三鈣、β-磷酸三鈣和磷酸氧四鈣中的一種或多種的任意組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述涂覆可降解高分子涂層的方法為提拉法和勻膠法；所述提拉法涂覆可降解高分子涂層是將所述可降解吸收性Mg-Sr-Ca系合金進(jìn)行酸洗，然后在三氯乙烷等有機(jī)溶劑中溶解所述高分子涂層的制備材料，然后將合金在高分子材料膠體中浸涂后勻速拉出進(jìn)行離心處理，得到涂覆可降解高分子涂層的可降解吸收醫(yī)用植入體；所述勻膠法涂覆可降解高分子涂層是將所述可降解吸收性Mg-Sr-Ca系合金進(jìn)行酸洗，然后在三氯乙烷等有機(jī)溶劑中溶解所述高分子涂層的制備材料，將高分子材料膠體滴在合金表面，利用勻膠機(jī)高速旋轉(zhuǎn)使膠體鋪展到合金上形成薄層，干燥以去除多余溶劑，多次涂覆以達(dá)到最佳效果。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述涂覆可降解陶瓷涂層的方法為等離子噴涂、電沉積或微弧氧化方法；所述等離子體噴涂可降解陶瓷涂層所用等離子氣體主氣Ar 30-100scfh，次氣H25-20scfh，噴涂電流400-800A，噴涂電壓40_80V，噴涂距離 100_500mm ；所述電沉積可降解陶瓷涂層為以醫(yī)用植入體為陰極，在含鈣、磷、氟或鍶鹽的電解液中，電流密度0. 5-30mA/cm2，溫度25_85°C，處理10-60min后，清洗干燥得到所述醫(yī)用植入體；所述微弧氧化的方法為將所述醫(yī)用植入體Mg-Sr-Ca系合金在鈣、磷、氟或鍶鹽的電解液中，200-500V 下氧化 5-30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用可降解吸收Mg-Sr-Ca系鎂合金植入體及其制備方法。該醫(yī)用植入體是有Mg-Sr-Ca系合金制成；按重量百分比計(jì)，Mg-Sr-Ca系合金中鍶含量為0-5%，但不包括0，鈣含量為0-2%，但不包括0，可能含有少量的微量元素錳、鋯、錫、稀土和釔中的一種或幾種，按重量百分比計(jì)總含量不超過(guò)2%，余量為鎂。體內(nèi)和體外試驗(yàn)證明，本發(fā)明Mg-Sr-Ca系合金植入體無(wú)毒，具備良好的組織相容性，是一種可靠的生物醫(yī)用植入材料。
文檔編號(hào)A61L27/34GK102552973SQ20121003528
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者李堅(jiān), 王利明, 鄭玉峰, 顧雪楠, 黃海生 申請(qǐng)人:浙江海圣醫(yī)療器械有限公司