CN101185777B - 生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料 - Google Patents

生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料 Download PDF

Info

Publication number
CN101185777B
CN101185777B CN2007101510548A CN200710151054A CN101185777B CN 101185777 B CN101185777 B CN 101185777B CN 2007101510548 A CN2007101510548 A CN 2007101510548A CN 200710151054 A CN200710151054 A CN 200710151054A CN 101185777 B CN101185777 B CN 101185777B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium alloy
blood vessel
alloy
inner bracket
vessel inner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007101510548A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101185777A (zh
Inventor
陈民芳
王晓伟
刘德宝
由臣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University of Technology
Original Assignee
Tianjin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University of Technology filed Critical Tianjin University of Technology
Priority to CN2007101510548A priority Critical patent/CN101185777B/zh
Publication of CN101185777A publication Critical patent/CN101185777A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101185777B publication Critical patent/CN101185777B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种生物可降解纳米羟基磷灰/镁合金血管内支架材料。其组分及重量百分比为：HA0.1％-5％，Zn2-6％，Zr0.2-0.8％，其余为Mg。本发明通过合金元素强化镁合金，细化晶粒，改善塑性；添加微量纳米棒状HA进一步强韧化合金基体，同时有效地吸附基体腐蚀产物氢气，诱导形成保护层，控制复合材料的降解速率。其降解产物Mg2+为人体必须元素，并具有抗凝血作用。本发明的材料具有良好的力学性能、降解速率和生物相容性，能够作为新一代的可降解血管支架材料，对于治疗管腔狭窄有重要的临床应用价值。

Description

生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料
【技术领域】
本发明涉及生物支架材料，特别是一种生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料。
【背景技术】
在介入医学中，NiTi记忆合金及316L不锈钢药物洗脱支架以其优异的力学性能而广泛应用于心脑血管狭窄的临床治疗。然而，支架与腔内液体相互作用而产生的凝血问题、晚期支架内高血栓发生率，以及金属支架的永久存在导致的管道壁炎症，甚至损伤依然存在。这是由于抗增生的药物同时延迟了内皮化的形成；支架表面聚合物的长期存在又增加了慢性炎症的发生，进一步延迟了内皮化过程。1988年，Stack等率先研发了生物可降解支架(BDS)，认为有望从根本上解决晚期血栓的形成。
BDS的最大特点是在血管内完成短时性的机械支撑作用后，可降解成无毒产物并随机体的正常代谢排出体外。聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚左旋乳酸(PLLA)、聚辛酸内酯(PCL)、聚羟基丁酸戊酯(PHBV)等都是可能的BDS材料。但，它们的降解速率受材料分子量、成分、结晶度、形状、大小、及表面状态的影响很大。最为致命的是高分子材料植入血管后的张力不足，导致支架滑动而影响支撑效果。且因X射线无法显影而加大了手术的难度。此外，降解过程中显著的炎症反应及降解碎片是否会引起结石也是目前无法解决的问题。
镁合金因其优良的力学性能和生物腐蚀降解特性，直到最近才被认识是一种有前途的体内植入和支架材料，其在体内的降解产物--镁是人体必需的微量元素，几乎参与体内所有新陈代谢过程。已有研究显示，一种新型Mg-3Al-1Re合金BDS，在血液中可逐渐腐蚀降解，并释放出Mg2+离子，初步显示了镁合金血管支架的安全有效性。最近，德国学者的一项多中心前瞻性研究也证实，新型镁合金BDS置入冠脉后的即刻造影结果与其他金属支架效果相当，且4个月后可安全降解。2003年BHeublein将镁合金植入鼠心脏血管处，研究了镁合金在鼠体内的炎症反应和植入期间因金属腐蚀而生成氢气的影响，认为生物可吸收镁基合金有可能成为一种用于制作心血管支架的新型材料。2005年Zartner P成功地将可降解镁合金支架植入了早生儿的左肺动脉，显示了广阔的临床应用前景。
国内有关镁合金医用材料的研究主要集中在骨替代材料，开发的材料有：Mg-Ca、Mg-Zn、Mg-Zn-Ca、Mg-Zn-Ca-Fe，Mg-稀土，合金植入动物股骨3-6个月完全降解。目前公开的专利“可生物降解的镁合金血管支架”中设计的Mg-稀土合金伸长率仅为2-10％，远远不能满足血管支架塑性加工成型的要求。
显然，提高镁合金的塑性变形能力、控制其腐蚀降解速度，是开发可生物降解的镁合金血管支架必须解决的两个问题。本发明添加合金元素Zn提高强度和耐腐蚀性；添加微量Zr细化晶粒，增加塑性。特别添加HA纳米棒，在进一步强韧化合金基体的同时，HA可有效地吸附合金基体腐蚀产生的氢气，并诱导形成保护层，控制合金降解速率。有关这方面的研究国内外尚未见报道。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服现有血管支架材料的不足，而提供一种生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料，该生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料可以提高镁的塑性变形能力和耐腐蚀性，保证血管支架加工和行使功能对材料的要求。
本发明为实现上述目的设计了一种生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料。其特征在于所述支架材料组分按重量百分比为：HA 0.1-5％，Zn 2-6％，Zr 0.2-0.8％，其余为Mg。
本发明的优越性在于：本发明添加合金元素Zn提高强度和耐腐蚀性；添加微量Zr细化晶粒，增加塑性。特别添加HA纳米棒，在进一步强韧化合金基体的同时，HA可有效地吸附合金基体腐蚀产生的氢气，并诱导形成保护层，控制合金降解速率。所发明的材料的力学性能满足：抗拉强度：σb＝250～270MPa；延伸率：δ＝12～15％；弹性模量：E＝40～45GPa；腐蚀速率：0.0001mm/天～0.0003mm/天。可保证材料的加工变形性能和血管支架对材料的要求。同时，其在生物体内血液环境中的生物腐蚀性能良好，能满足治疗时对血管支架的力学支撑时间的要求。
【具体实施方式】
本发明的技术方案：一种可生物降解的镁合金/HA复合材料含有(重量％)：HA 0.1％-5％，其它合金元素，Zn 2-6％，Zr 0.2-0.8％，其余为Mg。其中：所述HA直径10-15nm，长100-200nm。所述原料Mg的纯度大于等于99.99％。所述原料Zn的纯度大于等于99.99％。所述Zr的纯度大于等于99.99％。
本发明生物可降解纳米羟基磷灰/镁合金血管内支架材料也可以是：HA0.1-1％，Zn 2-4％，Zr 0.2-0.5％，其余为Mg。
本发明的生物可降解纳米羟基磷灰/镁合金血管内支架材料可通过以下步骤制备：
(1)原材料的准备：以纯度不小于99.99％的Mg锭，Zn粒和海绵Zr为合金基体原料；反应合成的纳米HA棒状颗粒(直径10-15nm，长100-200nm)为增强体制备n-HA/Mg-Zn-Zr复合材料；
(2)镁合金基体的冶炼：将设计含量的Mg、Zn、Zr依次放入石墨坩埚，抽真空至，通入BF6与CO2混合气体作保护，在700-800℃温度下加热5-20min后，浇注成直径60mm的合金锭；
(3)复合材料的制备：将设计成分的纳米HA棒状颗粒与Mg-Zn-Zr合金依次分层铺在喷射沉积成型设备的原料室中，抽真空后通入氩气作保护，强力搅拌15-30分钟后，喷射沉积至结晶器中，得到直径12mm的圆棒；
(4)材料的轧制及热处理：采用普通轧机，将φ12mm的圆棒轧至φ6mm以排除在喷射沉积成型时材料内形成的空洞，然后在700K～800K之间进行热处理，时间为8～16h。
实施例1：
(1)原材料的准备：以纯度不小于99.99％的Mg锭，Zn粒和海绵Zr为合金基体原料；反应合成的纳米HA棒状颗粒(直径10-15nm，长100-200nm)为增强体制备n-HA/Mg-Zn-Zr复合材料。
(2)镁合金基体的冶炼：按设计比例将600g原料(其中，4wt％Zn、0.5wt％Zr，余为Mg)依次放入熔炼炉的石墨坩埚，抽真空至1×10-2Pa，通入BF6与CO2混合气体作保护，在750℃温度下加热15后，浇注成φ60mm的合金锭。
(3)复合材料的制备：将设计成分将3wt％纳米HA棒状颗粒与Mg-Zn-Zr合金(总量为1000g)依次分层铺在喷射沉积成型设备的原料室中，抽真空后通入氩气作保护，强力搅拌20分钟后，喷射沉积至结晶器中，得到φ12mm的圆棒。
(4)材料的轧制及热处理：采用普通轧机，将φ12mm的圆棒轧至φ6mm以排除在喷射沉积成型时材料内形成的孔洞，然后在750K进行真空热处理，时间为10h。
实施例2：
(1)原材料的准备：以纯度不小于99.99％的Mg锭，Zn粒和海绵Zr为合金基体原料；反应合成的纳米HA棒状颗粒(直径10-15nm，长100-200nm)为增强体制备n-HA/Mg-Zn-Zr复合材料。
(2)复合材料的制备：按设计比例将800g原料(其中，4wt％Zn、0.5wt％Zr，2wt％HA，余为Mg)依次分层铺在喷射沉积成型设备的原料室中，抽真空至1×10-2Pa后，通入氩气保护气氛，在730℃温度下强力搅拌30分钟后，喷射沉积至结晶器中，得到φ12mm的n-HA/Mg-Zn-Zr复合材料圆棒。
(3)材料的轧制及热处理：采用普通轧机，将φ12mm的圆棒轧至φ6mm以排除在喷射沉积成型时材料内形成的孔洞，然后在750K之间进行热处理，时间为10h。
本发明以纯度99.99％的Mg锭，化学分析纯Zn粒，火器级海绵Zr及自制纳米HA棒状颗粒(直径10-15nm，长100-200nm)为原料，BF6与CO2混合气体作保护，采用液态搅拌-喷射沉积工艺制备纳米HA/Mg合金复合材料。通过合金元素强化镁合金，细化晶粒，改善塑性；添加微量纳米棒状HA进一步强韧化合金基体，同时有效地吸附基体腐蚀产物氢气，诱导形成保护层，控制复合材料的降解速率。其降解产物Mg2+为人体必须元素，并具有抗凝血作用。本发明的材料具有良好的力学性能、降解速率和生物相容性，能够作为新一代的可降解血管支架材料，对于治疗管腔狭窄有重要的临床应用价值。

Claims (7)

1.一种生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料，其特征在于所述支架材料组分按重量百分比为：HA 0.1-5％，Zn 2-6％，Zr 0.2-0.8％，其余为Mg。
2.根据权利要求1所述的生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料，其特征在于所述HA直径10-15nm，长100-200nm。
3.根据权利要求1所述的生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料，其特征在于所述Mg的纯度大于等于99.99％。
4.根据权利要求1所述的生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料，其特征在于所述Zn的纯度大于等于99.99％。
5.根据权利要求1所述的生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料，其特征在于所述Zr的纯度大于等于99.99％。
6.根据权利要求1或2、3、4所述的任一生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料，其特征在于所述Zr的纯度大于等于99.99％。
7.根据权利要求6所述的生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料，其特征在于所述HA 0.1-1％，Zn 2-4％，Zr 0.2-0.5％，其余为Mg。
CN2007101510548A 2007-12-14 2007-12-14 生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料 Expired - Fee Related CN101185777B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007101510548A CN101185777B (zh) 2007-12-14 2007-12-14 生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007101510548A CN101185777B (zh) 2007-12-14 2007-12-14 生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101185777A CN101185777A (zh) 2008-05-28
CN101185777B true CN101185777B (zh) 2010-06-16

Family

ID=39478531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007101510548A Expired - Fee Related CN101185777B (zh) 2007-12-14 2007-12-14 生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101185777B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101485900B (zh) * 2008-12-23 2012-08-29 天津理工大学 一种可降解Mg-Zn-Zr合金血管内支架及其综合处理工艺
CN102747405A (zh) * 2012-07-03 2012-10-24 淮阴工学院 提高医用镁合金生物活性的复合陶瓷膜层的制备方法
CN109200342A (zh) * 2017-07-06 2019-01-15 先健科技(深圳)有限公司 植入式器械
CN107999551A (zh) * 2017-11-30 2018-05-08 江苏沣沅医疗器械有限公司 镁合金型材及其制备方法及应用
CN109280828B (zh) * 2018-12-10 2021-03-02 南京工程学院 一种高强度可降解植入器械用复合材料及其制备方法
CN112717198A (zh) * 2020-12-10 2021-04-30 河海大学 可降解纳米羟基磷灰石镁基复合材料及制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1857742A (zh) * 2005-04-30 2006-11-08 中国科学院金属研究所 可控降解速率的生物医用植入材料及其应用
CN1887360A (zh) * 2006-08-14 2007-01-03 大连富精医疗器械有限公司 可生物降解的镁合金血管支架
CA2632621A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-21 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Apatite reinforced magnesium alloy for fixing bone fractures and/or damages

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1857742A (zh) * 2005-04-30 2006-11-08 中国科学院金属研究所 可控降解速率的生物医用植入材料及其应用
CA2632621A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-21 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Apatite reinforced magnesium alloy for fixing bone fractures and/or damages
CN1887360A (zh) * 2006-08-14 2007-01-03 大连富精医疗器械有限公司 可生物降解的镁合金血管支架

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张修丽等.时效对Mg-Zn-Zr合金组织性能的影响.热加工工艺36 24.2007,36(24),14-16,19. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101185777A (zh) 2008-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11590266B2 (en) Biodegradable iron-containing compositions, methods of preparing and applications therefor
JP6431957B2 (ja) 生分解性金属合金
Chen et al. Recent advances on the development of magnesium alloys for biodegradable implants
Zhang et al. The effect of selected alloying element additions on properties of Mg-based alloy as bioimplants: A literature review
CN101837145B (zh) 生物体内可降解高强韧耐蚀镁合金内植入材料
CN101185777B (zh) 生物可降解纳米羟基磷灰石/镁合金血管内支架材料
EP2213314B1 (en) Implant with a base body of a biocorrodible magnesium alloy
Gu et al. A review on magnesium alloys as biodegradable materials
CN103614601B (zh) 生物体内可控降解Mg-Ag-Zn-Mn抑菌镁合金植入材料及其制备
CN107496993B (zh) 一种医用可降解植入性金属材料
CN103184379B (zh) 生物可降解Mg-Gd-Zn-Ag-Zr系镁合金及其制备方法
CN103014465B (zh) 一种均匀降解的骨科植入镁合金材料
CN101411891B (zh) 一种可降解纳米钙磷化合物增强镁锌合金骨折内固定材料
CN102258806B (zh) 一种可降解镁基骨科植入生物医用材料及制备方法
CN105568103A (zh) 一种可降解生物医用镁合金
Cheng et al. Mechanical properties and corrosion behaviors of Mg− 4Zn− 0.2 Mn− 0.2 Ca alloy after long term in vitro degradation
CN102392164A (zh) 可降解高韧耐蚀医用Mg-Li-Ca-Y合金
CN108286003A (zh) 一种骨科植入镁合金材料及制备方法
CN110656260A (zh) 一种可降解医用Zn合金材料及其制备方法
CN101575682A (zh) 一种可降解的生物医用多元镁合金
de Castro et al. Mg-based composites for biomedical applications
CN103249434A (zh) 生物腐蚀性的镁合金植入物
CN114231811B (zh) 一种Mg-Nd-Zr-Sr-Sc-Sm生物可降解镁合金及其制备方法
Jhamb et al. Degradation behaviour of magnesium alloy and its composite used as a biomaterial
Sriraman et al. Processing and understanding of light-weight Mg-4Li-xCa (0, 0.5 and 1) alloy for bio-degradable implant applications

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100616

Termination date: 20201214