[发明专利]具有可调节降解率的镁合金

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2013年3月14日的美国临时申请61/783,554、提交于2013年11月26日的美国临时申请61/909,100和提交于2014年2月21日的美国临时申请61/942,951的优先权，这些临时申请的公开内容据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

追溯至20世纪30年代，不少外科医生已在临床上使用镁植入物来治疗骨折。举例来说，J.Verbrugge(1934年)向21名骨折病人体内植入了纯镁植入物和含有8％铝的镁合金植入物。然而，在第二次世界大战之后，人们逐渐不再使用镁作为可吸收植入材料。近几年来研究人员重新对可吸收镁植入物产生了兴趣。镁研究工作主要集中在开发合金和涂料，主要目标是控制降解率、避免在降解期间形成气泡并避免产生潜在有害的合金元素。因此需要具有均匀降解行为的镁合金，其降解率可根据需要进行控制和/或调整。

商业级纯镁(3N-Mg)与AZ91或WE43这样的合金相比机械性能较差。使纯镁变硬很不容易实现。可利用塑性变形诱导动态重结晶，精制出晶粒微结构(例如通过挤出)，由此实现这种硬化。精细的晶粒微结构不仅是合金达到更高强度等级所必需的，也是避免呈现机械性能各向异性(拉伸和压缩的强度差异)所需要的。但这种微结构可能不稳定。

本发明的实施例解决了上述一个或多个难题。

发明内容

本公开提供了本发明的若干示例性实施例，这些实施例中的一些在下文论述。

在一个方面，本发明提供了MgZnCa合金组合物和具有基于此类合金组合物的三维结构的植入物。

在一个实施例中，该MgZnCa合金组合物包含镁基质，并任选地包含纳米沉淀物；其中该组合物包含在0.1重量％的Zn至2.0％的Zn的范围内的Zn含量；在0.2重量％的Ca至0.5重量％的Ca的范围内的钙含量；一定量的一种或多种其它元素；以及其余含量为镁；其中该纳米沉淀物的惰性比镁基质或其混合物的惰性小或者大。在另一个实施例中，该MgZnCa合金组合物基本上由以下物质组成：镁基质，以及任选地纳米沉淀物；其中该组合物包含在0.1重量％的Zn至2.0％的Zn的范围内的锌含量；在0.2重量％的Ca至0.5重量％的Ca的范围内的钙含量；一定量的一种或多种其它元素；以及其余含量为镁；其中该纳米沉淀物的惰性比镁基质或其混合物的惰性小或者大。在另一个实施例中，该MgZnCa合金组合物由以下物质组成：镁基质，以及任选地纳米沉淀物；其中该组合物包含在0.1重量％的Zn至2.0％的Zn的范围内的锌含量；在0.2重量％的Ca至0.5重量％的Ca的范围内的钙含量；一定量的一种或多种其它元素；以及其余含量为镁；其中该纳米沉淀物的惰性比镁基质或其混合物的惰性小或者大。

在一些此类实施例中，该合金组合物基本上不含微流电元素。在其他此类实施例中，此合金组合物是单相的。在其他此类实施例中，全部其它元素小于组合物的约0.1重量％。在其他此类实施例中，一种或多种其它元素位于次生相中。在其他此类实施例中，纳米沉淀物的惰性比镁基质小，并且包含(Mg,Zn)₂Ca。在其他此类实施例中，纳米沉淀物的惰性比镁基质大，并且包含Mg₆Zn₃Ca₂。在一些此类实施例中，该合金既包含惰性比镁基质小的纳米沉淀物并且包含惰性比镁基质大的纳米沉淀物。

在根据本发明的合金的一些实施例中，合金的晶粒尺寸小于10μm、小于5μm或小于2μm。在本发明的合金的一些实施例中，合金的屈服强度为至少180MPa。在一个实施例中，合金的极限抗拉强度为至少240MPa。在另一个实施例中，合金的断裂伸长率为至少10％。在又一个实施例中，合金具有如在模拟体液中测量的小于0.5毫克/平方厘米/天的体外降解率。

在其他实施例中，植入物是矫形植入物。在此类实施例中，矫形植入物包括以下中的一种或多种：钉、螺丝、缝钉(staple)、板、杆、大头钉、螺栓、用于锁定髓内(“IM”)钉的螺栓、锚钉、榫钉、塞、栓、套筒、网片(mesh)、横向连接器、螺帽、成形体、脊保持架、线材、K线材、织造结构、夹钳、夹板、支架、泡沫和蜂窝结构。在一些其他实施例中，植入物的降解率比包含微流电杂质的镁合金植入物低。

在其他实施例中，植入物是非矫形植入物。在此类实施例中，非矫形植入物包括心血管支架、神经支架和椎体成形术支架。