[发明专利]电铸制备血管支架用可降解Fe-Zn合金管材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在酸性溶液中电铸制备生物可降解Fe-Zn合金管材的方法，具体是指阳极铁溶解，溶液中的亚铁离子以及锌离子在阴极表面沉积制成铁锌合金型材的方法，属于生物医用材料和电化学加工领域。

背景技术

目前很多植入性医疗器械都是永久性的，这类器械往往会引起许多并发症，例如，永久性的不锈钢血管支架会导致植入部位血管的再狭窄，长期局部炎性反应等。而由生物医用可降解材料制成的器件在人体内完成功能使命后，会随着人的新陈代谢过程被降解吸收，不会对人体造成长期的影响，另外也可以在婴幼儿等处于快速生长发育的患者中使用。生物可降解金属材料由于具有良好的综合力学性能，是未来生物可降解材料的一个重要发展方向。铁是人体必不可少的微量元素，对人体的造血过程有重要作用，在血液中起到运输氧和营养物质的作用，能够促进细胞色素和各种酶的合成，是一种安全并且可吸收的金属材料。

经对现有文献的检索发现，Peuster等人在《Heart》(心脏)杂质2001年86卷第563-569页中报道了“A novel approach to temporary stenting：degradable cardiovascular stents produced from corrodible metal---results 6-18 months after implantation into New Zealand white rabbits”(一种临时支撑血管的新方法：由可腐蚀金属制得的可降解心血管支架——支架植入新西兰白兔6-18个月的结果)，他们试验了可降解铁支架(含铁＞99.8％)的可靠性与安全性。结果显示，在6-18个月的随访期间，支架机械性能良好，无血栓事件发生。并且随着时间的延长，体液中Fe的含量不断增多，说明支架发生了降解过程。但在18个月的跟踪期内，支架仍没有完全降解，也会像不锈钢支架一样引起内膜增生，因此需要考虑将纯铁材料合金化，以加快其腐蚀降解速度。

Zn元素的标准电极电位为-0.76V，Fe的标准电极电位为-0.44V，Zn作为合金元素加入到纯铁中，一方面可以和Fe形成固溶体以降低合金基体的电极电位，另一方面可以和Fe形成金属间化合物以增加合金中微阴极的数量，从而加快Fe基合金的降解速度。在生物学方面，Zn也是人体中必要的微量元素，在人体内的含量仅次于Fe。它对细胞的生长发育有着重要影响，是人体内数十种酶的主要成分，并且还与大脑发育和智力有关。所以，Zn加入Fe组成的合金还会有良好的生物医学安全性。但是，纯Fe熔点为1534℃，纯Zn的沸点为907℃，且在室温下，Zn在Fe中的溶解度很小，想通过常规冶炼方法制备这种高熔点差的合金时，会出现低熔点组元气化、蒸发等问题，难以控制合金的成分和质量。

电铸是在导体物质的表面，通过电解的方法制备一层薄的金属层的加工方法。它的原理与电镀技术类似，不同的是电铸金属层是与基体分离的，可以作为一个独立体使用。钢铁工业上已广泛应用电镀技术来制备Zn-Fe阳极保护性镀层(Fe的含量主要分布在0.4％～25％之间)。但至今未见利用电铸技术制备以Fe为主的生物医用Fe-Zn二元合金管材的报道。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种使用电铸技术制备血管支架用可降解Fe-Zn合金管材的方法。该方法应利用电解质中的Fe、Zn正离子在电场作用下向阴极互竞共沉积的过程制备出生物可降解的Fe-Zn合金；并且可以通过调整电化学参数，电解液中的离子浓度配比，以及PH、温度，来改变Fe-Zn合金的成分配比，使Zn的质量比在1～40％之间变化；还可通过随后的固溶和时效析出热处理来控制合金的微观组织结构，从而达到调控该材料在人体体液或血液中降解速率，改善材料力学性能的目的。

本发明采用的技术方案是：一种电铸制备血管支架用可降解Fe-Zn合金管材的方法采用以下步骤：

a.配制电铸液，电铸液组分为：去离子水1000g、氯化亚铁200～300g、氯化锌1～50g、十二烷基硫酸钠0.01～0.5g、柠檬酸钠5～30g、抗坏血酸1～2g、氯化钠10～20g、氯化锰1～5g；

b.用氢氧化钠和盐酸来调节溶液的PH，使PH保持在3.0～4.0；

c.电铸阴极在通电之前进行前处理，包括除油，清洗，弱浸蚀；

d.采用直流电源或脉冲电源进行电铸，保证阴极电流密度为1.0～3.0A/dm²，电铸液的温度保持在30～40℃，电铸过程中加以机械搅拌；