[发明专利]一种用于植入骨骼的镁合金及其制备方法

说明书

一种用于植入骨骼的镁合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为Zn 1.5‑3％，Mn 0.6‑1.1％、Ca 0.3‑0.8％、Si 0.3‑0.45％、Sr 0.45‑0.8％、Li 1‑1.8％、Cr 2.5‑3.5％、Cu 1‑2％、Mo 1.3‑1.4％、Sc+La+Ce：0.01‑0.08％、Nb：0.1％～0.8％，余量为Mg和不可避免的杂质元素。本发明的镁合金，其屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥410MPa，伸长率≥18.5%，杀菌率≥90%，明显高于其他缺少合金元素的产品，明显高于没有进行表面涂覆处理的同类产品。

技术领域

本发明属于合金领域，特别提供一种用于植入骨骼的镁合金。

背景技术

在医用骨修复和骨植入材料中，不锈钢、钛钛合金因其优良的力学性能、 生物相容性和耐腐蚀性能成为应用广泛的材料。但是，不锈钢和钛合金的力学性 能与骨组织不匹配，特别是弹性模量，例如：不锈钢的弹性模量约为200GPa，钛合金的弹性模量约为100GPa，而骨组织的弹性模量约为10-40GPa。因此，植入体承担了几乎全部载荷。这样在使用过程中会造成“应力屏蔽”，导致植入体周围 的骨组织出现萎缩或疏松现象。同时，不锈钢和钛合金骨钉、骨板等植入体在骨组织痊愈后，需要后续的手术将其从人体中取出，增加了患者的痛苦和经济负担。

目前，临床应用的血管支架以不锈钢和NiTi合金为主要的制备材料。这些血管支架除了存在Ni溶出可能引起毒副作用的缺点外，还存在血管再狭窄和血栓 (约为20％)、血管内膜增生、慢性炎症、抗血小板治疗时间长(需要长期服药 治疗)、(植入支架的血管)无法适应血管的自然生长、出现意外时无法进行外科血管再造术(二次手术)、长期的内皮机能紊乱、后续的监测困难。

研究和开发高强韧且可以在体内降解的医用材料，成为该领域中的重要发展 方向。可降解高分子材料可以在体内降解，但是其力学性能偏低，例如其弹性模量约为3-5GPa，应用于骨植入体时，无法应用于承力部位；应用于血管支架，存在严重的回弹，无法达到支撑血管的作用，而且高分子降解后产生酸积累，引起 肌体组织炎症。

镁合金的弹性模量约为40GPa，与骨组织非常接近，可以有效地减轻不锈钢 或钛合金植入材料造成的“应力屏蔽”现象。同时，镁合金的具有较高的抗拉强 度，可以承受较大的载荷，应用于骨组织承载部位，也可以应用于血管支架，起到支撑血管的作用。镁是人体内仅次于钾的细胞内正离子，它参与体内一系列新 陈代谢过程，包括骨细胞的形成和加速骨愈合能力等。有证据证明，镁的损耗反 过来可以引起骨组织停止生长，降低造骨细胞和破骨细胞的活性和导致骨质脆弱。 镁还与神经、肌肉及心脏功能关系密切。美国建议成年男子每日需摄入的镁量为 420mg。因此，用镁及镁合金作为医用植入材料，其腐蚀溶解的镁离子对人体的 微量释放还是有益的。另外，镁及镁合金的标准电极电位较低(-2.36VSCE)，不耐腐蚀，特别是在含有Cl-1离子的人体体液中容易腐蚀降解。所以，镁及镁合金成为新一代可降解植入材料。

镁及镁合金作为骨植入材料的研究起始于上世纪的30-40年代。尽管临床应用已经证明，镁合金具有非常好的生物相容性，但是 由于镁和镁合金在人体中腐蚀降解的太快，会产生氢气，限制了镁合金作为植入 材料的应用。尽管高纯度镁(比如99.99％高纯镁)具有好的耐NaCl腐蚀性能， 但是其力学性能不到65MPa，不及骨组织的力学性能，也不及聚合物，无法应用 于承力骨修复和血管支架。因此，在降低镁合金在体液中的腐蚀降解速度的同时， 提高镁合金的强度韧性成为镁合金应用于医用材料的关键。