[发明专利]含镁和镁合金的生物可吸收复合材料及由其制成的植入物

说明书

技术领域

本发明涉及含有镁和镁合金、尤其是镁-钙合金的生物可吸收的复合材料，以及由所述复合材料制成的植入物。

背景技术

不同于通常显示相对较差的机械特性的高分子材料和具有低延展性与韧性的陶瓷材料，金属材料总的来说提供了良好的机械特性，这在很大程度上使人们可以设想将基于体内可降解金属的材料用于医疗应用。

除其它金属以外，正在使用尤其镁和镁合金。所述材料是理想的，因为其弹性特性相当于骨的弹性特性，因此当对其施加机械应力时，在由所述材料制成的植入物与现存骨之间不会出现张力。

用于医疗应用的镁-钙合金和其特性在《材料》2012,5,135-155(www.mdpi.com/journal/materials，开放存取)，梅桑·萨拉舒(Meisam Salahshoor)和岳斌郭(Yuebin Guo)的“生物可降解的整形外科的镁-钙(MgCa)合金、加工和腐蚀性能(Biodegradable Orthopedic Magnesium-Calcium(MgCa)Alloys,Processing,and Corrosion Performance)”中有所描述。如所述参考文献中所说明，使用镁或镁合金作为生物可吸收植入物是存在问题的，首先是由于降解速率高，其次是由于在镁的降解期间会产生氢气。由于高降解速率和大量氢气的形成，所述氢气不能以恰当的速率被身体吸收，故存在产生皮下气泡的危险。此外，镁的快速腐蚀导致早早地损失机械完整性。

发明内容

因此，本发明的目的是为了提供一种展示镁和镁合金的有利特性，但补偿其缺点的材料。

出人意料地，很明显，由纯镁或镁合金制成并且包含一种或多种在水中在室温下(25℃)的溶解度小于10mg/l的抗感染剂的复合材料解决了所述目的。

根据本发明的镁或根据本发明的镁合金优选由高纯镁作为起始物质而制成的。出于此目的，举例来说，可商购的具有常规纯度(99.8％；例如购自奥地利的AMAG奥地利铝金属公司(AMAG Austria Metall AG,A))的镁的纯度可通过真空蒸馏而增加到超过99.99％的纯度。代替纯镁，还可以使用镁合金，优选镁-钙合金，其可以根据已知方法从高纯镁和另一种生物相容性金属(例如钙、锌)在保护气体中产生。后续回火和挤出步骤用于通过特定的改变其微观结构来改良镁-钙合金或镁-钙-X合金的机械特性，其中X是另一种生物相容性和生物可降解的元素。根据现有技术，其它的形成方法也是可行的，只要维持所述材料的纯度即可。

复合材料的镁组件优选由总杂质含量小于0.05重量％、优选地小于0.01重量％的纯镁组成，或由钙含量介于痕量(即从1ppm，优选地从10ppm)到合金的低共熔点(即16.2重量％)范围内的镁-钙合金组成。结构类型C14的镁-钙合金(莱夫斯相(Laves phase)，化学计量学Mg2Ca)是特别优选的。这些合金是通过低于400℃热处理所形成的并且用于晶粒细化并由此改良机械特性。因为钙比镁的惰性小，所以此相不以阴极方式起作用，而实际上以阳极方式溶解于水溶液(例如体液，如血液)中，并由此留下“未受干扰”的镁表面。镁合金的钙含量特别优选介于0.1重量％与1重量％之间，尤其是介于0.2重量％与0.6重量％之间。具体来说，生物学上有问题的杂质元素(例如稀土元素、铝、铜)在整个合金中的总含量小于50ppm，优选地小于10ppm。在本发明范围内的生物学上有问题的杂质元素是对身体具有毒性作用(例如Be、Pb、Hg、As、Cr、Cu)、会引发过敏反应(例如Ni、Co、Cr)、显示致癌效应(例如Cr化合物)或疑似引发疾病(例如Al)的元素。

根据本发明的复合材料包含水溶性较差的有机抗感染剂。这意味着所述抗感染剂在25℃下的溶解度小于10克/升。优选地，所述抗感染剂在水中的溶解度小于2克/升。所述药剂在水中的低溶解度促使所述药剂在体内条件下延迟溶解。因此，所述药剂缓慢地、经过一段延长的时间、并且以相对较低的浓度释放到生物体中。同时，复合材料的镁组件的吸收被延迟；氢气的形成经过一段较长的时间进行。

基本上，任何抗感染剂都是非常适合的，其条件是在25℃下其在水中的溶解度小于10克/升水。抗感染剂可以选自下组：具有抗细菌、抗真菌和抗病毒活性的物质或其混合物。根据本发明待使用的抗感染剂是针对尤其对人类引起疾病的病菌，例如针对革兰氏阳性病菌，如金黄色酿脓葡萄球菌、白色葡萄球菌和链球菌；革兰氏阴性病菌，如大肠杆菌、变形杆菌、假单胞菌、肠球菌和克雷伯氏菌。