[发明专利]一种可降解生物镁基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁基非晶合金及其制备方法，尤其是涉及一种可降解生物镁基非晶合金及其制备方法。

背景技术

近年来，随着骨组织工程研究的不断深入，开发具有良好力学性能、又可在体内安全降解的新型骨组织工程材料具有重要意义。医用金属材料机械强度高、韧性好、耐磨损、耐疲劳，而且具有良好的稳定性和加工性能，是临床上应用最广泛的承力植入材料。目前已经应用于临床的金属材料有不锈钢(铁基合金)、钴基合金和钛基合金等。尽管这些医用金属材料具有良好的综合力学性能和优良的加工性能，在作为组织修复和植入材料使用方面是其他材料无法比拟的，但是医用金属材料大多为生物惰性材料，缺乏骨诱导性，不能与宿主骨组织化学性结合，仅形成一层致密的纤维包膜，而且弹性模量偏大，机械力学适应性差，易导致应力集中而松动、脱落。另外，此类材料如作为短期植入材料，在人体组织功能恢复之后，需通过二次手术取出，增加患者的痛苦及医疗费用负担。

生物可降解金属是本世纪初开始迅速发展的，主要是指以镁基合金为代表的新一代医用金属材料，这类新型医用金属材料摒弃了人们通常将金属植入物作为生物惰性材料使用的传统思想，而巧妙地利用镁在人体内环境中可发生降解的特性，以可控方式实现金属植入物在体内的修复功能，并逐渐降解直到最终消失的临床目的。由于镁是可降解金属，其化学成分是生物体的生命元素，具有良好的生物相容性、独特的降解性能、优异的综合力学性能，因而其医学应用前景极为诱人和广阔。

然而，镁合金作为骨植入支架材料也存在一些问题：作为骨组织工程支架材料，要求植入材料的降解速度和骨组织修复重建速度匹配。但是镁合金的腐蚀速度过快，在体内服役期间会发生严重的腐蚀，同时机械性能下降，这在很大程度上限制了镁合金在骨组织工程中的进一步应用。

非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。这种非晶合金具有许多独特的性能，由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。

研究表明，当液态镁合金快速凝固时，合金的固溶度增加，能够得到晶粒细小且均匀的显微组织，同时伴随第二相析出，因此得到的非晶态镁合金具有相比晶态合金而言更好的力学性能，如：高强度、高硬度、高弹性应变极限等，这对于镁合金作为植入材料来说是一大优点，因为传统镁合金的强度较低，成为应用于临床植入材料的一大障碍；并且由于快速凝固制备非晶镁合金，组织均匀细小，降低了第二相的阴极作用，以及合金固溶度的增加而使得合金的电极电位提高，镁合金的耐蚀性能随之得到显著改善。

中国专利CN102277542A公布了一种五元镁基非晶合金，属于非晶合金技术领域，采用楔形铜模铸造法制备五元镁基非晶合金，分别用Zn元素部分替代Cu元素，用Nd元素部分替代Y元素，制备出Mg₆₅Cu₂₂Zn₃Y₅Nd₅五元镁基非晶合金。

中国专利CN102304676A公布了一种四元镁基非晶合金，属于非晶合金技术领域，采用楔形铜模铸造法制备四元镁基非晶合金，利用Zn元素部分替代Cu元素，制备Mg₆₅Cu_25-xZn_xY₁₀(x=0，3，5，7)块体非晶合金。

以上两个专利制备得到的镁基非晶材料引入大量的Cu、Y、Nd元素，不利于体内可控降解，且会造成体内金属含量超标，不能作为体内植入材料。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有高强度、耐蚀性及良好生物相容性的可降解生物镁基非晶合金及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可降解生物镁基非晶合金，该合金的成分组成由化学式表示为Mg_100-x-y-z-wZn_xCa_yZr_zSr_w，其中，25≤x≤35，1≤y≤5，0<z≤1，0<w≤4。

作为优选，该合金的成分组成由化学式表示为Mg_67.5-wZn₂₈Ca₄Zr_0.5Sr_w，其中，0<w≤4。

一种可降解生物镁基非晶合金的制备方法，包括以下步骤：