[发明专利]用于内假体的生物溶蚀性镁合金微结构

说明书

相关申请的引用

本申请要求在35U.S.C.§119(e)下于2015年3月11日提交的美国临时申请号62/131,554的优先权，将其全部披露内容通过引用并入本文。

技术领域

本披露涉及用于在内假体中使用的生物溶蚀性镁合金的微结构以及生产这些微结构的方法。

背景技术

内假体可用于代替缺少的生物结构，支撑损坏的生物结构和/或加强现存的生物结构。经常为完成医疗目的所必需的仅仅是使内假体在体内暂时存在。然而，移除内假体的手术干预可能导致并发症并且可能甚至不可能完成。一种避免全部或部分内假体的永久存在的方法是用生物溶蚀性材料形成全部或部分内假体。如在此所使用，术语“生物溶蚀性”被理解为仅由内假体在体内的存在而导致的微生物程序或过程的总和，这导致由该生物溶蚀性材料形成的结构的逐渐溶蚀。

在特定的时间下，包含生物溶蚀性材料的内假体或内假体的至少一部分会失去它的机械完整性。溶蚀产品主要是被身体吸收，虽然在某些条件下仍会留下少量残留。多种不同的生物溶蚀性聚合物(天然的和合成的两者)以及生物溶蚀性金属(特别是镁和铁)已被开发出来并且被考虑作为用于特定类型的内假体的候选材料。虽然在过去镁和镁合金已被开发作为用于生物溶蚀性内假体的候选材料，但镁和镁合金的机械特性和溶蚀特性呈现出某些困难，这些困难使得在某些内假体诸如支架中使用生物溶蚀性镁金属或合金是不切实际的。

发明内容

在实例1中，在此提供的生物溶蚀性内假体包含生物溶蚀性本体，该生物溶蚀性本体包含合金，该合金含有至少85重量％的镁和至少一种熔化温度大于700℃的高熔化温度元素。该合金具有微结构，该微结构包含等轴富镁相晶粒和高熔化温度金属间相。这些等轴富镁相晶粒具有小于或等于10微米(或约.0004英寸)的平均晶粒直径。这些高熔化温度金属间相可以包含至少30重量％的一种或多种高熔化温度元素，并且这些高熔化温度金属间相具有3微米或更小(或.0001英寸或更小)的平均最长尺寸。

在实例2中，如实例1所述的内假体，其中该至少一种高熔化温度元素是稀土金属。

在实例3中，如实例1或实例2所述的内假体，其中该至少一种高熔化温度元素具有至少1000℃的熔化温度。

在实例4中，如实例1-3之一所述的内假体，其中该至少一种高熔化温度元素选自下组，该组由以下各项组成：钕、锡、钇、铈、镧和钆。

在实例5中，如实例1-4之一所述的内假体，其中该合金包含0.5与5.0重量％之间的至少一种高熔化温度元素。

在实例6中，如实例1-5之一所述的内假体，其中该合金进一步包含铝、锌、或其组合。

在实例7中，如实例6所述的内假体，其中该微结构进一步包含具有1微米或更小(或.00004英寸或更小)的平均最长尺寸的低熔化温度金属间相，这些低熔化温度金属间相包括铝、锌、或其组合。

在实例8中，如实例6或实例7所述的内假体，其中这些低熔化温度金属间相包括Mg₁₇Al₁₂。

在实例9中，如实例1-8之一所述的内假体，其中该合金具有39GPa与44GPa之间的弹性模量、150MPa与350MPa之间的0.2％补偿屈服强度、250MPa与400MPa之间的极限拉伸强度以及至少30％的拉伸断面收缩率。

在实例10中，如实例1-9之一所述的内假体，其中该生物溶蚀性本体包含5与11重量％之间的铝、0.1与3.0重量％之间的锌、高达0.3重量％的锰、和0.6与1.5重量％之间的钕，并且余量为镁。

在实例11中，如实例1-10之一所述的内假体，其中该内假体是包括多个支柱的支架，其中这些支柱具有小于1.2的宽厚比。

在实例12中，形成由实例1-11之一所定义的内假体的方法包括：以至少3.0℃/秒的速率，将包含至少85重量％镁和至少一种高熔化温度元素的溶液，从等于或大于该至少一种高熔化温度元素的熔化温度的温度冷却至650℃或更低的温度，以形成铸造合金。该方法还可以包括在铸造合金上进行至少一个高应变过程，以形成如实例1-11之一所述的微结构。

在实例13中，如实例12所述的方法，其中将该溶液以至少30℃/秒的速率从等于或大于该至少一种高熔化温度元素的温度冷却至650℃或更低的温度。

在实例14中，如实例12或实例13所述的方法，其中该至少一个高应变过程是在低于400℃的温度下进行的等通道高应变过程。