CN102580143A - 医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体及其制备方法。该医用植入体是有Mg-Sr系合金制成；按重量百分比计，Mg-Sr系合金中锶含量为0-5%，但不包括0，可能含有少量的微量元素锰、锆、锡、稀土和钇中的一种或几种，按重量百分比计总含量不超过3%，余量为镁。体内和体外试验证明，本发明Mg-Sr系合金植入体无毒，具备良好的组织相容性，是一种可靠的生物医用植入材料。

Description

医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可降解吸收性Mg-Sr系合金医用植入体及其制备方法。可降解吸收性Mg-Sr系合金的设计，无毒且具备良好的组织相容性，力学性能和降解速度可调，适合作为可降解骨科植入器械。

背景技术

目前医用的生物可降解材料主要为可降解高分子材料和可降解陶瓷材料，可降解高分子材料包括聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA) 、聚乙酸内酯(PCL) 及其共聚物、天然多糖类材料(纤维素、甲壳素)和天然蛋白质材料(胶原、纤维蛋白)等；广泛应用的可降解陶瓷包括羟基磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙和磷酸氧四钙。可降解高分子材料虽能够完全被人体吸收，但强度低，很难提供结构支撑的功能，且其体内降解产物易引发炎症反应等问题；可降解陶瓷的缺点是韧性差，无法协调变形。

生物医用金属材料因其优良的力学性能、生物相容性和耐腐蚀性，在医疗器械领域广泛使用。广泛使用的生物金属材料主要为316L、317L、304V不锈钢、Co-Cr-Mo合金、纯钛、Ti-6Al-4V、TiNi合金。但是生物医用金属材料的缺点是不可降解，在体内将永久性以“异体”形式存在。同时，不锈钢、Co-Cr-Mo合金和钛合金的力学性能与骨组织不匹配，尤其是他们的弹性模量，如不锈钢的弹性模量约为200GPa，钛合金约为100GPa，而骨组织的弹性模量只有10-40GPa。因此导致金属植入体植入后将承载几乎全部载荷，造成骨组织的应力遮挡现象，即植入体周围骨组织萎缩或疏松。

从生物相容性的角度来看，镁是人体的必需元素，是体内第二重要的阳离子(K第一)，在人体中正常含量为25克，且半数存在于骨骼中。镁具有多种生理功能，与生命的维持、身体的健康有着极其密切的关系。并且，人体对镁的每日需要量大约300-700mg，超过生理需求量的镁可经肾随尿液排出体外，故肾功能正常者，每天用4~6g镁，一般不会引起毒副作用。从材料学角度来看，镁合金密度(1.75~1.85g/cm³)与人体密致组织(1.75g/cm³)相近，弹性模量约为45GPa，不到医用钛合金弹性模量(109-112GPa)的1/2，能有效缓解骨科植入物的应力遮挡效应，且具备良好的综合力学性能和机械加工性能。镁合金化学性质活泼，在溶液中尤其是含有Cl^-的人体体液环境中可腐蚀降解，被认为将成为新一代的可降解植入材料。综上所述，若采用镁合金制造骨科植入物，将同时兼具“生物医用金属材料”的力学性能优势和“可降解高分子材料”的降解吸收的特点，具有良好医用前景。

锶普遍存在于食物和水中，是人体的微量元素，99%存在于骨和牙齿，其中骨中Sr含量大约为100-120mg/kg，在牙釉质中含量300mg/kg。Sr与Ca在元素周期表中同属于第II族，在体液中都以二价离子的形式存在，有非常类似的性质，其吸收途径、载体相同，Ca与载体结合的能力大于Sr，两者在骨中的含量成反比，在新骨形成的初期Sr离子的浓度较高，随着骨基质的成熟，Sr离子逐渐被Ca离子替换，Sr离子在骨基质中保持一定的比例可以维持骨质的正常功能。至今没有关于过量Sr导致的毒性病症的报道。

目前研究表明，口服Sr盐可以促进骨组织形成，抑制骨吸收，从而增加骨量和提高骨强度，治疗骨质疏松。由法国施维雅药厂原创研制的雷奈酸锶（欧思美）经临床实验表明对绝经后妇女的骨质疏松症是一个可靠的治疗药物。由于Sr对骨组织生长的促进作用，Sr也被用于制备Sr-HA骨水泥以及在生物医用金属材料表面制备含Sr涂层。利用Sr部分替代HA中的Ca，导致晶格畸变从而影响HA的结晶性和溶解性。研究表明，Sr-HA骨水泥有利于骨生长和整合，减少由于骨质疏松造成的二次骨折的危险。在生物医用金属材料表面制备含Sr涂层，可通过缓慢释放Sr²⁺，诱导骨组织生成，提高植入体的生物活性。

从材料学角度来看，Sr也是镁合金中的一个重要合金元素。Sr能够在固液界面前沿富集，产生成分过冷，阻碍晶粒长大，从而细化晶粒，改善浇铸性能。同时，Sr可以提高镁合金中H的溶解度，并与H生成SrH₂新相, 减少凝固过程中气孔的产生。由于其晶粒细化作用以及形成的含Sr相具有高的熔点和与镁基体之间较小的电位差，适量添加Sr可以提高镁合金的室温和高温强度，改善镁合金的高温蠕变性能和抗热裂性，提高镁合金的耐腐蚀性能。例如在AZ91D中添加0.6%的Sr，其在3.5% NaCl溶液中的自腐蚀电流密度由16.85A/cm²降低到2.01 A/cm²。

目前国内外还没有文献和专利提出Mg-Sr合金用作生物医用材料。

发明内容

本发明目的是提供一种可应用于骨科医用植入材料的医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体及其制备方法。该合金植入体具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能，且能够满足力学性能要求。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体，按重量百分比计，主要含有：锶（Sr）0-5%，不包括0，余量为镁。

作为上述方案的进一步设置，还含有下列微量元素中的一种或几种，它们为锰（Mn）、锆（Zr）、锡（Sn）、稀土（RE）和钇（Y），按重量百分比计，总量为0-3%，不包括0。

所述锰含量不大于1.5%，锆含量不大于1%，锡含量不大于2%，稀土含量不大于2%，钇含量不大于1%。

本方案可能还含有少量不可避免的杂质元素，它们为铁（Fe）、铜（Cu）和镍（Ni）；按重量百分比计，它们每种含量不超过0.05%。

所述Mg-Sr系合金是致密结构或多孔结构。

一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体的制备方法，将镁、锶，或者将镁、锶，与锰、锆、锡、稀土、钇元素中的一种或几种混合后，700-850℃熔炼，经真空精密铸造制得致密结构Mg-Sr系合金，经机械加工方法制成致密结构的医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体。即采用纯Mg和纯Sr为原料，或者采用纯Mg、Mg-Sr中间合金为原料，在CO₂+SF₆气氛保护下，700-850℃熔炼，经真空精密铸造制得致密结构Mg-Sr系合金，经机械加工方法制成致密结构的医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体。

所述机械加工方法包括轧制和/或锻造和/或挤压和/或快速凝固；

其中，所述轧制步骤为将Mg-Sr系合金铸锭300-500℃固溶处理2-20小时，在400-500℃进行粗轧，道次压下量为10-15%；中轧温度为350-400℃，道次压下量30-60%；精轧温度200-350℃，道次压下量5-10%；

所述锻造步骤为将Mg-Sr系合金铸锭300-500℃范围固溶处理2-20小时，然后在200-400℃范围内锻造，锻造速率不小于350mm/s，锻造率不小于10%；

所述挤压步骤为将Mg-Sr系合金铸锭300-500℃固溶处理2-20小时，挤压温度范围为200-400℃，挤压速度0.1-30m/min，挤压比10~100；

所述快速凝固为采用高真空快淬系统在Ar气保护下，加料量2-8g，感应加热功率3-7kW，喷嘴与辊间距0.8mm，喷射压力0.05-0.2MPa，辊轮转速为500-5000r/min，喷嘴狭缝尺寸1film×8mm×6mm制成快速凝固薄带，然后将薄带破碎成粉末状，200-350℃真空热压1-24h制成Mg-Sr系合金挤压坯，然后200-400℃范围内挤压，挤压比10-60。

一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体的另一种制备方法，将镁、锶，或者将镁、锶，与锰、锆、锡、稀土、钇元素中的一种或几种作为原料，采用粉末混合烧结法或预合金粉烧结法或自蔓延高温合成法制成多孔结构Mg-Sr系合金后，加工制成可降解吸收医用植入体；

所述粉末混合烧结法是所述制备多孔Mg-Sr系合金的原料按照比例配制，混合均匀，压制成坯，真空烧结，以2-4℃/min慢速升温至200-500℃后接着以30℃/min快速升温，炉冷降温，得到多孔结构的Mg-Sr系合金；

所述预合金粉烧结法是将所述制备多孔结构Mg-Sr系合金的原料粉末按照要求比例混合后进行高能球磨，随后预压制成型，再300-600℃进行热处理10-12小时，得到多孔结构的Mg-Sr系合金；

所述自蔓延高温合成法是将制备多孔Mg-Sr系合金的原料混合压制成坯，惰性气体保护下，气体压力1×10³-1×10⁵Pa，200-700℃下点燃进行自蔓延高温合成，得到多孔结构的Mg-Sr系合金。

为了减缓本发明方法制备的可降解吸收Mg-Sr系医用植入体的降解速度，上述两种方法中，均还包括在所述Mg-Sr系合金表面还涂覆有可降解高分子涂层或可降解陶瓷涂层；

所述可降解高分子涂层为聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、L-聚乳酸（PLLA）、聚己酸内酯(PCL)、聚氰基丙烯酸酯(PACA)、聚对二氧杂环己烷酮、聚酸酐、聚膦腈、氨基酸类聚合物、聚β-羟基丁酸酯和羟基戊酸酯及其共聚物中的一种或多种的任意组合；

所述可降解陶瓷涂层可为羟基磷灰石、含锶羟基磷灰石、含氟羟基磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙和磷酸氧四钙中的一种或多种的任意组合。

其中，可降解高分子涂层厚度可为0.01-5mm；可降解陶瓷涂层的厚度可为0.01-5mm。

所述涂覆可降解高分子涂层的方法为提拉法和匀胶法；

所述提拉法涂覆可降解高分子涂层是将所述可降解吸收性Mg-Sr系合金进行酸洗，然后在三氯乙烷等有机溶剂中溶解所述高分子涂层的制备材料，然后将合金在高分子材料胶体中浸涂后匀速拉出进行离心处理，得到涂覆可降解高分子涂层的可降解吸收医用植入体；

所述匀胶法涂覆可降解高分子涂层是将所述可降解吸收性Mg-Sr系合金进行酸洗，然后在三氯乙烷等有机溶剂中溶解所述高分子涂层的制备材料，将高分子材料胶体滴在合金表面，利用匀胶机高速旋转使胶体铺展到合金上形成薄层，干燥以去除多余溶剂，多次涂覆以达到最佳效果。

所述涂覆可降解陶瓷涂层的方法为等离子喷涂、电沉积或微弧氧化方法；

所述等离子体喷涂可降解陶瓷涂层所用等离子气体主气：Ar 30-100scfh，次气：H₂ 5-20scfh，喷涂电流：400-800A，喷涂电压：40-80V，喷涂距离100-500mm；

所述电沉积可降解陶瓷涂层为以医用植入体为阴极，在含钙、磷、氟或锶盐的电解液中，电流密度0.5-30mA/cm²，温度25-85℃，处理10-60min后，清洗干燥得到所述医用植入体；

所述微弧氧化的方法为将所述医用植入体Mg-Sr系合金在钙、磷、氟或锶盐的电解液中，200-500V下氧化5-30min。

本发明的优点及有益效果：

本发明所述的可降解吸收Mg-Sr系镁合金，选用人体必需金属元素，不含有害或潜在有害元素，其中的合金化元素Sr可促进成骨，抑制骨吸收，从而伴随Mg-Sr系合金降解而局部释放的Sr可促进组织愈合。

本发明的方法通过成分设计和制备工艺的配合（如挤压变形或表面涂层），实现调控医用植入体的力学性能和降解速度，获得最佳的力学性能和耐腐蚀性能。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为铸态Mg-xSr合金显微组织Mg-1Sr的显微组织图； 

图2为铸态Mg-xSr合金显微组织Mg-2Sr的显微组织图；

图3为铸态Mg-xSr合金显微组织Mg-3Sr的显微组织图；

图4为铸态Mg-xSr合金显微组织Mg-4Sr的显微组织图，图4中的插入图为铸态Mg-4Sr晶界出富Sr析出物的EDS分析；

图5为轧态Mg-xSr（x=0-4wt.%）合金的典型XRD图谱；

图6为轧态Mg-xSr（x=0-4wt.%）合金室温拉伸性能；

图7 为轧态纯Mg合金在Hank’s模拟体液中浸泡500h的SEM检测结果；

图8为轧态Mg-1Sr合金在Hank’s模拟体液中浸泡500h的SEM检测结果；

图9 为轧态Mg-2Sr合金在Hank’s模拟体液中浸泡500h的SEM检测结果，图中的插入图为轧态Mg-2Sr腐蚀表面高倍SEM图；

图10 为轧态Mg-3Sr合金在Hank’s模拟体液中浸泡500h的SEM检测结果；

图11为轧态Mg-4Sr合金在Hank’s模拟体液中浸泡500h的SEM检测结果，图中插入图为轧态Mg-4Sr腐蚀产物EDS分析；

图12为轧态Mg-xSr（x=0-4wt.%）合金在Hank’s模拟体液中浸泡500h的XRD图谱；

图13为轧态Mg-2Sr合金植入小鼠骨髓腔4周后的micro-CT 2D和3D重建图；

图14为轧态Mg-2Sr合金植入小鼠骨髓腔4周后的组织学分析。

 

具体实施方式

下述实施例中所用的方法，如无特别说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的百分含量，如无特别说明，均为质量百分含量。

实施例1 

试验原料采用纯Mg（99.95wt.%）和Mg-Sr中间合金，按Mg-xSr（名义成分Sr：1%-4%）配制，在CO₂+SF₆气氛保护下熔炼。先将纯镁锭在电阻炉中熔化，当温度升至750℃时加入Mg-Sr中间合金，待实验材料充分熔化保温30min，720℃在CO₂+SF₆混合气体保护下浇注进行重力铸造，模具预热至200℃。采用本发明得到的铸态Mg-xSr合金显微组织如图1、图2、图3、图4所示。

实施例2

合金熔炼工艺同实施例1，将Mg-xSr合金铸锭加工成6mm厚板材，砂纸打磨至无明显缺陷，400℃保温3小时，进行轧制，每道次下压量0.2mm，每道次回炉10分钟，最终轧制到1.2mm厚薄板。将轧态Mg-xSr合金加工成拉伸标准样，进行室温拉伸实验，拉伸速度1mm/min。采用本发明得到的轧态Mg-xSr合金XRD图谱如图5所示，室温拉伸性能如图6所示。

实施例3

将实施例2中的轧态Mg-xSr合金，线切割制备10×10×2mm³试样片，水砂纸打磨至2000^#后丙酮、无水乙醇、超声清洗各5min，干燥后浸泡于Hank’s模拟体液中，保温37℃。浸泡不同时间取出试样X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）检测合金表面腐蚀产物。浸泡10天合金SEM形貌和XRD图谱如图7、图8、图9、图10、图11、图12。

实施例4

将实施例2中制得的轧态Mg-2Sr合金加工成Φ0.7mm，长5mm的圆棒，打磨至2000#砂纸抛光，环氧乙烷消毒。选择8只3个月C57BL/6小鼠，随机分为两组，每组4只。其中一组麻醉并对左侧膝盖备皮并消毒，股骨远端钻直径为0.7mm圆孔，将合金棒植入孔内并缝合。另外一组小鼠左侧股骨钻孔作为空白对照。术后定期观察没有发现植入体引起周围组织发炎等异物反应。术后4周发现成骨反应明显，骨小梁密度高于对照组，外骨膜和内骨膜成骨均高于对照组。采用本发明得到的轧态Mg-2Sr合金植入小鼠骨髓腔4周后的micro-CT和组织学分析如图13和14所示。

实施例5

试验原料采用纯Mg（99.95%）、Mg-Sr中间合金和纯Zn（99.999%），在CO₂+SF₆气氛保护下熔炼。先将纯镁锭在电阻炉中熔化，当温度升至750℃时加入Mg-Sr中间合金搅拌10min，随后加入纯Zn，待实验材料充分熔化保温30min，模具预热至300℃，720℃在CO₂+SF₆混合气体保护下浇注进行重力铸造，制得Mg-Sr-Zn铸锭。将制得的铸锭400℃保温3小时，进行挤压，挤压温度300℃，挤压比25：1。

取上述方法制得的挤压态Mg-Sr-Zn合金加工成Φ0.7mm，长5mm的圆棒，打磨至2000#砂纸抛光，环氧乙烷消毒，植入3个月C57BL/6小鼠骨髓腔。术后三个月X射线检查结果没有发现植入体引起周围组织发炎等异物反应，Mg-Sr-Zn合金植入体尺寸变小，体积减少30%，降解处均被新骨填充，肝、胆、脾和肾组织切片观察结果良好。

实施例6

将纯Mg粉（纯度为99.9%）和纯Sr粉（纯度为99.9%）按质量比为97:3的比例，混合均匀，压制成坯，在真空烧结炉（VSF系列（通用型）真空烧结炉，沈阳真空技术研究所）中烧结，具体烧结的步骤为：以2℃/min慢速升温至300℃后，接着以30℃/min快速升温至650℃，保温4h，随后炉冷降温，用预合金粉烧结法得到多孔结构的Mg-Sr合金，经排水法测量空隙率为40%，将该多孔结构的Mg-Sr合金经切割制备成尺寸为直径3mm，高5mm圆柱，即得到医用植入体-骨组织修复支架。

将按照上述方法制备的骨组织修复支架植入体10个，分别利用手术埋植于10只家兔的股骨内，首先用φ=3mm手钻在家兔股骨处钻孔后将植入体埋植入股骨，术后注射青霉素钾15mg/kg，实验以316L不锈钢 (西北有色金属研究院)支架作为对照；术后1个月，通过X光观察10只家兔股骨处该合金材料由于腐蚀降解体积逐步减小，材料周围的骨组织修复受损骨且接触紧密。骨组织修复支架植入体植入3个月完全降解，支架处被骨组织填充，而316L不锈钢支架周围组织发炎。

实施例7

Mg-Sr-Zn合金骨固定板的制备工艺同实施例5。然后采用酸洗，浸涂、干燥工艺制备PLLA表面改性骨固定板。具体的制备工艺如下：

 使用氢氟酸配置酸洗液，将骨固定板酸洗5~20min。

 在8~10ml三氯乙烷中溶解0.3~0.6gPLLA（分子量：80~200kDa）。

 将酸洗后的合金植入体放入胶体中浸泡10min后匀速提拉取出，真空室温干燥过夜。

 环氧乙烷消毒处理，准备待用。

将制得的PLLA表面改性Mg-Sr-Zn骨固定板固定于兔子胫骨。术后1、3和6个月观察未发现植入体引起周围组织发炎等异物反应。X射线及micro-CT观察发现随着植入时间的延长，PLLA逐渐溶解，骨固定板尺寸变小，同时与连接骨处连接紧密。6个月后，植入骨固定板体积减少78%。

实施例8

骨固定板的制备工艺同实施例5。用800#，1500#，2000#砂纸打磨骨固定板，以0.04Mβ-甘油磷酸钠和0.2M醋酸钙作为电解液，pH：10~11，350V制备含钙、磷微弧氧化层。将微弧氧化骨固定板置于高压反应釜，调节pH值为13~14，130℃保温4h，烘干即可。具体制备工艺如下：

 骨固定板在pH：10~11电解液中350V微弧氧化10min。

 清洗后将样品置于高压反应釜中130℃保温4h。

 消毒处理，准备待用。

将制得的阳极氧化和水热合成共同表面改性骨固定板固定于狗的股骨中。通过定期的观察没有发现植入体引起周围组织发炎等异物反应。观察发现随着植入时间的延长，表面涂层逐渐与骨融合，骨固定板尺寸变小。10个月后，植入骨固定板完全降解。

 

实施例9

一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体，按重量百分比计，含有：锶3%，锰1.4%，锡0.8%，钇0.5%，余量为镁。

Mg-Sr系合金是致密结构。

本发明医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体的制备方法如下：将镁、锶、锰、锡、钇混合后，810℃熔炼，经真空精密铸造制得致密结构Mg-Sr系合金，经机械加工方法制成致密结构的医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体。

机械加工方法为挤压，挤压步骤为将Mg-Sr系合金铸锭450℃固溶处理15小时，挤压温度范围为410℃，挤压速度12m/min，挤压比10~100。

挤压好后，还在Mg-Sr系合金表面还涂覆有可降解高分子涂层。

可降解高分子涂层为聚羟基乙酸。

涂覆可降解高分子涂层的方法为提拉法。

提拉法涂覆可降解高分子涂层是将可降解吸收性Mg-Sr系合金进行酸洗，然后在三氯乙烷等有机溶剂中溶解所述高分子涂层的制备材料，然后将合金在高分子材料胶体中浸涂后匀速拉出进行离心处理，得到涂覆可降解高分子涂层的可降解吸收医用植入体。

 

实施例10

一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体，按重量百分比计，含有：锶5%，锰1%，锆0.8%，余量为镁。

Mg-Sr系合金是致密结构。

本发明医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体的制备方法如下：将锶、锰、锆、镁混合后，720℃熔炼，经真空精密铸造制得致密结构Mg-Sr系合金，经机械加工方法制成致密结构的医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体。

机械加工方法为锻造。

其中，锻造步骤为将Mg-Sr系合金铸锭500℃范围固溶处理10小时，然后在420℃范围内锻造，锻造速率不小于350mm/s，锻造率不小于10%。

锻造好后，还在Mg-Sr系合金表面还涂覆有可降解陶瓷涂层。

可降解陶瓷涂层为磷酸氧四钙。

涂覆可降解陶瓷涂层的方法为等离子喷涂。

等离子喷涂可降解陶瓷涂层所用等离子气体主气：Ar 30-100scfh，次气：H₂ 5-20scfh，喷涂电流：400-800A，喷涂电压：40-80V，喷涂距离100-500mm。

 

实施例11

一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体，按重量百分比计，含有：锶2%，锰0.5%，锆0.5%，锡0.5%，余量为镁。

Mg-Sr系合金是致密结构。

本发明医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体的制备方法如下：将镁、锶、锰、锆、锡作为原料，采用粉末混合烧结法制成多孔结构Mg-Sr系合金后，加工制成可降解吸收医用植入体。

粉末混合烧结法是将制备多孔Mg-Sr系合金的原料按照比例配制，混合均匀，压制成坯，真空烧结，以4℃/min慢速升温至500℃后接着以30℃/min快速升温，炉冷降温，得到多孔结构的Mg-Sr系合金。

粉末混合烧结法所得Mg-Sr系合金表面还涂覆有可降解高分子涂层。

可降解高分子涂层为聚羟基乙酸与聚乳酸的组合。

涂覆可降解高分子涂层的方法为匀胶法。

匀胶法涂覆可降解高分子涂层是将可降解吸收性Mg-Sr系合金进行酸洗，然后在三氯乙烷等有机溶剂中溶解所述高分子涂层的制备材料，将高分子材料胶体滴在合金表面，利用匀胶机高速旋转使胶体铺展到合金上形成薄层，干燥以去除多余溶剂，多次涂覆以达到最佳效果。

 

实施例12

一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体，按重量百分比计，含有：锶3%，锰0.2%，锆0.7%，锡1.5%，余量为镁。

Mg-Sr系合金是致密结构。

本发明医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体的制备方法如下：将镁、锶、锰、锆、锡作为原料，采用自蔓延高温合成法制成多孔结构Mg-Sr系合金后，加工制成可降解吸收医用植入体。

自蔓延高温合成法是将制备多孔Mg-Sr系合金的原料混合压制成坯，惰性气体保护下，气体压力1×10³-1×10⁵Pa，700℃下点燃进行自蔓延高温合成，得到多孔结构的Mg-Sr系合金。

自蔓延高温合成法后所得Mg-Sr系合金表面还涂覆有可降解陶瓷涂层。

可降解陶瓷涂层为α-磷酸三钙、β-磷酸三钙和磷酸氧四钙的组合。

涂覆可降解陶瓷涂层的方法为微弧氧化方法。

微弧氧化的方法为将医用植入体Mg-Sr系合金在锶盐的电解液中，300V下氧化15min。

Claims (10)

1.一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体，其特征在于：按重量百分比计，主要含有：锶0-5%，不包括0，余量为镁。

2.根据权利要求1所述的医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体，其特征在于：还含有下列微量元素中的一种或几种，它们为锰、锆、锡、稀土和钇，按重量百分比计，总量为0-3%，不包括0。

3.根据权利要求2所述的医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体，其特征在于：所述锰含量不大于1.5%，锆含量不大于1%，锡含量不大于2%，稀土含量不大于2%，钇含量不大于1%。

4.根据权利要求3所述的医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体，其特征在于：所述Mg-Sr系合金是致密结构或多孔结构。

5.一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体的制备方法，其特征在于：将镁、锶，或者将镁、锶，与锰、锆、锡、稀土、钇元素中的一种或几种混合后，700-850℃熔炼，经真空精密铸造制得致密结构Mg-Sr系合金，经机械加工方法制成致密结构的医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述机械加工方法包括轧制和/或锻造和/或挤压和/或快速凝固；

其中，所述轧制步骤为将Mg-Sr系合金铸锭300-500℃固溶处理2-20小时，在400-500℃进行粗轧，道次压下量为10-15%；中轧温度为350-400℃，道次压下量30-60%；精轧温度200-350℃，道次压下量5-10%；

所述锻造步骤为将Mg-Sr系合金铸锭300-500℃范围固溶处理2-20小时，然后在200-400℃范围内锻造，锻造速率不小于350mm/s，锻造率不小于10%；

所述挤压步骤为将Mg-Sr系合金铸锭300-500℃固溶处理2-20小时，挤压温度范围为200-400℃，挤压速度0.1-30m/min，挤压比10~100；

所述快速凝固为采用高真空快淬系统在Ar气保护下，加料量2-8g，感应加热功率3-7kW，喷嘴与辊间距0.8mm，喷射压力0.05-0.2MPa，辊轮转速为500-5000r/min，喷嘴狭缝尺寸1film×8mm×6mm制成快速凝固薄带，然后将薄带破碎成粉末状，200-350℃真空热压1-24h制成Mg-Sr系合金挤压坯，然后200-400℃范围内挤压，挤压比10-60。

7.一种医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体的制备方法，其特征在于：将镁、锶，或者将镁、锶，与锰、锆、锡、稀土、钇元素中的一种或几种作为原料，采用粉末混合烧结法或预合金粉烧结法或自蔓延高温合成法制成多孔结构Mg-Sr系合金后，加工制成可降解吸收医用植入体；

所述粉末混合烧结法是所述制备多孔Mg-Sr系合金的原料按照比例配制，混合均匀，压制成坯，真空烧结，以2-4℃/min慢速升温至200-500℃后接着以30℃/min快速升温，炉冷降温，得到多孔结构的Mg-Sr系合金；

所述预合金粉烧结法是将所述制备多孔结构Mg-Sr系合金的原料粉末按照要求比例混合后进行高能球磨，随后预压制成型，再300-600℃进行热处理10-12小时，得到多孔结构的Mg-Sr系合金；

所述自蔓延高温合成法是将制备多孔Mg-Sr系合金的原料混合压制成坯，惰性气体保护下，气体压力1×10³-1×10⁵Pa，200-700℃下点燃进行自蔓延高温合成，得到多孔结构的Mg-Sr系合金。

8.根据权利要求5-7中任一所述的方法，其特征在于：所述方法中，还包括所述Mg-Sr系合金表面还涂覆有可降解高分子涂层或可降解陶瓷涂层；

所述可降解高分子涂层为聚羟基乙酸、聚乳酸、L-聚乳酸、聚己酸内酯、聚氰基丙烯酸酯、聚对二氧杂环己烷酮、聚酸酐、聚膦腈、氨基酸类聚合物、聚β-羟基丁酸酯和羟基戊酸酯及其共聚物中的一种或多种的任意组合；

所述可降解陶瓷涂层可为羟基磷灰石、含锶羟基磷灰石、含氟羟基磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙和磷酸氧四钙中的一种或多种的任意组合。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述涂覆可降解高分子涂层的方法为提拉法和匀胶法；

所述提拉法涂覆可降解高分子涂层是将所述可降解吸收性Mg-Sr系合金进行酸洗，然后在三氯乙烷等有机溶剂中溶解所述高分子涂层的制备材料，然后将合金在高分子材料胶体中浸涂后匀速拉出进行离心处理，得到涂覆可降解高分子涂层的可降解吸收医用植入体；

所述匀胶法涂覆可降解高分子涂层是将所述可降解吸收性Mg-Sr系合金进行酸洗，然后在三氯乙烷等有机溶剂中溶解所述高分子涂层的制备材料，将高分子材料胶体滴在合金表面，利用匀胶机高速旋转使胶体铺展到合金上形成薄层，干燥以去除多余溶剂，多次涂覆以达到最佳效果。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述涂覆可降解陶瓷涂层的方法为等离子喷涂、电沉积或微弧氧化方法；

所述等离子体喷涂可降解陶瓷涂层所用等离子气体主气：Ar 30-100scfh，次气：H₂ 5-20scfh，喷涂电流：400-800A，喷涂电压：40-80V，喷涂距离100-500mm；

所述电沉积可降解陶瓷涂层为以医用植入体为阴极，在含钙、磷、氟或锶盐的电解液中，电流密度0.5-30mA/cm²，温度25-85℃，处理10-60min后，清洗干燥得到所述医用植入体；

所述微弧氧化的方法为将所述医用植入体Mg-Sr系合金在钙、磷、氟或锶盐的电解液中，200-500V下氧化5-30min。

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