[发明专利]一种高强高塑可生物降解Zn-Mn-Li系锌合金及其用途

说明书

一种高强高塑可生物降解Zn‑Mn‑Li系锌合金。合金中：Mn：0.01～0.8％，Li：0.005～0.4％，Mn是主要合金化元素，Li是次要合金化元素，合金中Mn含量不低于Li含量；再选择含有Na、K、Ca、Sr、Ti、Mg、Fe、Cu、Ag元素中的至少一种，其中单个Na、K元素的含量不超过0.1％，Na+K+Li元素的总量不超过0.4％；单个Ca、Sr、Ti和Mg元素的含量不超过0.2％，Ca+Sr+Ti+Mg元素的总量不超过0.2％；Fe元素的含量不超过0.05％；单个Cu、Ag元素的添加量不超过0.4％，Cu+Ag元素的总量不超过0.4％；所述Zn‑Mn‑Li系锌合金中添加的合金元素总量不超过1.8％，余量为Zn。所述锌合金的屈服强度250～450MPa，抗拉强度350～600MPa，延伸率20～60％；在模拟体液中的降解速率不超过0.15mm/年；对L929细胞的的细胞毒性为0级或1级，表现出良好的细胞相容性。所述锌合金用于可降解支架，或用于其他医用植入体。

技术领域

本发明涉及一种高强高塑可生物降解Zn-Mn-Li系锌合金的成分设计、制备方法和应用领域，属于医用植入材料领域。

背景技术

目前，用于医用植入的材料主要有医用不锈钢、钴铬合金、钛合金、铁合金和镁合金等。其中，医用不锈钢、钴铬合金、钛合金和铁合金在人体内不降解或降解速率非常缓慢，植入体往往需要通过二次手术取出，增加病人的生理和经济负担；医用镁合金在人体内降解速率过快导致其难以发挥预期的作用。锌是人体必须的微量元素之一，适量的锌可以增强人体免疫力，促进人体的生长发育。由于锌的标准电极电位低于铁而高于镁，因此，锌比镁更耐腐蚀，比铁更易腐蚀。纯锌或锌合金作为可生物降解材料，在人体内的降解速度较为适宜，可避免出现降解速度过快或过慢而引发的问题。

纯锌的力学性能较差，通过合金化可以显著提高纯锌的强度和塑性，添加的合金元素必须对人体无害。适量的锰元素和锂元素都对人体有益，其中锰是人体必需的微量元素，它构成了人体内若干种有生理作用的酶，适量的锰可以促进骨骼的生长发育，保护细胞中线粒体的完整，改善动脉粥样硬化患者的脂质代谢；锂对中枢神经活动有调节作用，可以控制神经紊乱，是有效的情绪稳定剂，此外，小剂量的锂可以改善糖尿病患者的糖代谢，增强人体免疫力。

专利文献1公开了一种Zn-Mn系锌合金及其制备方法与应用，其成分以质量％计：Mn：0～30％，但不包括0，还包括微量元素，所述微量元素为镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、硅(Si)、磷(P)、银(Ag)、铜(Cu)、锡(Sn)、铁(Fe)和稀土元素中的至少一种，所述微量元素的质量百分含量为0～3％，但不包括0。所述合金烧结采用元素粉末混合烧结法、预合金粉烧结法或自蔓延高温合成法，加工方式为轧制、锻造、快速凝固和挤压中至少一种。根据专利文献1中的说明书附图可知，所述锌合金的屈服强度200MPa，抗拉强度250MPa。

专利文献2公开了一种生物医用Zn-Mn-Cu系锌合金及其制备方法，其成分以质量％计：Mn：0.1～5％，Cu：0.1～2％，余量为Zn。所述合金采用真空感应熔炼，加工方式为热轧、冷轧、挤压和拉拔中至少一种。

专利文献3公开了一种高塑性和可生物降解Zn-Mn系锌合金及其制备方法，其成分以质量％计：Mn：0.1～3％，余量为Zn。所述合金采用真空感应熔炼，加工方式为热轧、冷轧和循环复合叠轧中至少一种。