CN104762542A

CN104762542A - 生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料及制备方法和应用

Info

Publication number: CN104762542A
Application number: CN201510134073.4A
Authority: CN
Inventors: 刘辰; 杨柯; 谭丽丽; 万鹏
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: CN104762542B

Abstract

本发明涉及骨科内植入医疗领域，具体为一种生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料及制备方法和应用。按重量百分比计，该材料包括：Sr 0～10.0％，但不包括0，Cu 0～5.0％，但不包括0，其余为Mg，通过调整镁合金中Sr、Cu的含量，控制镁合金中Mg₂Sr、Mg₂Cu、CuSr等第二相的形态、数量和分布及Mg、Sr、Cu离子在体液中的释放量，从而获得具有良好力学性能、匹配降解性能及多种生物医学功能的三元镁合金。本发明不仅具有良好的生物相容性及力学和腐蚀降解匹配的优异性能，还兼具长效抗菌，促成骨和促进血管化等多种生物医学功能，有效降低植入部位的感染发生概率，并能调控成骨细胞及内皮细胞的生物学功能，提高骨整合能力，在骨科用内植入等医疗领域具有广阔的应用前景。

Description

生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种兼备抗菌，促成骨和促血管化功能的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料及制备方法和应用，其适合作为在人体环境下使用的植入材料，特别适合应用于骨科内植入医疗领域。

背景技术

镁及镁合金作为新型可降解医用材料近年来受到生物材料研究人员及医疗工作者的密切关注，成为生物材料领域中的一个研究热点。从生物学角度出发，镁是人体必需营养元素，在人体中正常含量为25g，绝大多数存在于骨骼、牙齿和软组织中。镁具有多种生理功能，参与体内一系列新陈代谢过程，作为酶促反应的激活剂，还与神经、肌肉及心脏功能密切相关。镁也是维持骨细胞结构和功能的必需元素，可促进成骨细胞增殖分化。因此镁具有良好的生物安全性基础。从材料学角度出发，镁及其合金具有高的比强度和比刚度，其强度可超过200MPa；纯镁的密度在1.74g/cm³左右，与人骨的密质骨密度(1.75g/cm³)相当；镁合金的杨氏模量约为45GPa，接近人骨的弹性模量(20GPa左右)，可明显减小应力遮挡效应，且具有良好的机械加工性能。另外，镁及镁合金化学性质活泼，其标准电极电位较低(-2.36V SCV)，不耐腐蚀，特别是在含有Cl^-的人体体液环境中易腐蚀降解，因此可作为新一代可降解植入材料。综上所述，镁合金在保证生物安全性的前提下，兼具力学性能优势和可降解吸收的特点，具有良好的应用前景。

尽管临床应用已证实，镁合金满足生物安全性要求，但由于镁及镁合金在人体中腐蚀降解速率过快，会产生氢气，限制了镁合金作为生物植入材料的应用。此外，植入物作为异体植入体内，易诱发排异反应，产生炎症，致使周围新生组织形成缓慢等问题也阻碍了可降解镁合金走向临床应用的步伐。因此，在保证生物安全性的前提下，在降低镁合金在体液中的腐蚀降解速率的同时，赋予镁合金一些对患者康复有益的重要的生理功能，成为镁合金作为医用材料走向临床的关键。

锶是人体必需微量元素，存在于人体所有组织中。正常成人体内锶含量约为320mg，绝大部分(90wt％以上)分布在骨骼和牙齿中，对骨骼发育和牙齿健康有重要作用，其中骨骼中锶含量大约为100～120mg/kg，牙釉质中锶含量大约为300mg/kg。锶与钙在元素周期表中属于同族元素(第Ⅱ族)，在体液中均以二价阳离子形式存在，有非常相似的物理化学性质，在体内的吸收途径及载体相同。锶离子参与骨的钙化，并且具有促进成骨细胞形成和抑制破骨细胞骨吸收的功能，它能促进骨骼的发育和类骨质的形成，并有调节钙代谢的作用，减少骨质疏松患者骨折的发生率。由于锶对骨组织生长的促进作用，锶已被用作制备Sr-HA骨水泥材料、在生物医用金属材料表面制备含锶涂层以及作为合金元素制备Mg-Sr二元合金。研究结果表明，Sr-HA骨水泥中的锶可部分取代HA中的钙，通过晶格畸变影响HA的溶解度，对骨整合有促进作用。在生物金属材料表面制备含锶涂层及Mg-Sr二元合金，均可利用Sr²⁺缓慢释放诱导新生骨的形成，提高骨科植入物的生物活性。

锶在镁合金中作为一种有效的晶粒细化用微合金化元素，能够在固液界面前沿富集，产生成分过冷，阻碍晶粒长大，从而起到细化晶粒的作用。同时，合金中少量锶的加入可提高氢的溶解度，并形成SrH₂新相，减少凝固过程中气孔缺陷的产生。此外，锶微合金化对镁合金中的合金相也存在明显的变质和细化作用。例如，0.1wt％Sr加入到Mg-3.8Zn-2.2Ca镁合金中可以使晶粒尺寸从200μm以上减小到100μm以下。由于晶粒细化作用及含锶热稳定相的形成，以及析出相与基体之间较小的电位差，适量锶的加入可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耐热裂性，提高镁合金的耐腐蚀性能。例如，在含有1wt％稀土元素的AZ91D镁合金中加入0.5wt％Sr，其耐腐蚀速率比AZ91D合金降低了54.3％。

铜是日常生活中最常见的金属之一，也是人体重要的微量元素。铜在正常成人体内含量约为0.1g，占体重的(0.1×10^-4)％，主要分布在肌肉、骨骼和肝脏中，对维持人的生命活动发挥着重要的作用。铜在人体内的主要作用是进行氧化还原反应，作为一种高效的催化剂，是多种酶的活化成分，在维持生命体新陈代谢方面起到重要的媒介作用。铜能促进造血机能，维护毛发正常结构及神经系统的结构和功能，抑制血栓和动脉平滑肌的变形，促进血管内皮再生，维护心血管与骨骼的健康，促进生长发育，保证内分泌功能的正常，具有多种生理功能。

此外，铜离子具有强烈的广谱抗菌功能，通过破坏细菌细胞膜结构、胞内蛋白溢出、DNA断裂等方式致使细菌死亡，对于金黄色葡萄球菌(S.aureus)、大肠杆菌(E.coli)等多种细菌都有强烈的杀灭作用。2005年，F.Heidenau等将铜离子加入到钛合金表面的二氧化钛涂层中，体外细菌检测实验表明，含铜的涂层具有明显的杀菌效果。中科院金属研究所的杨柯等人将铜加入到317L不锈钢中，体内外实验均表明，含铜不锈钢具有明显的抗菌和抑制细菌生物膜形成的效果。

根据以上背景技术，本发明将适量锶、铜加入到镁中，使形成的Mg-Sr-Cu合金在保证力学性能、耐腐蚀性能良好的前提下，具有强烈抗菌作用、促成骨功能和促进血管化功能，从而避免或减少可降解镁合金植入物周围组织细菌性炎症反应的发生，并对新生骨组织细胞及血管内皮细胞的生长起到促进作用。目前国内外还没有文献或专利提出Mg-Sr-Cu系合金用作生物医用材料。

发明内容

针对现有生物医用可降解镁合金存在的不足，本发明旨在提供一种兼具抗菌、促成骨和促进血管化等多重功能的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料及制备方法和应用。该合金不仅具备优异的生物相容性，良好的力学性能和耐腐蚀性能，还具有长效抗菌功能，促进新骨形成功能，以及促进血管内皮细胞再生的功能。该合金作为一种兼具优异综合性能和多种生物医学功能的医用可降解吸收镁合金材料，具有良好的临床应用前景。

本发明的技术方案是：

一种生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，各组分及重量百分比为：Sr 0～10.0％，但不包括0，Cu 0～8.0％，但不包括0，其余为Mg。

所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，按重量百分比计，锶含量范围为：0.1～8.0％。

所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，按重量百分比计，锶含量范围为：0.5～5.0％。

所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，按重量百分比计，铜含量范围为：0.01～5.0％。

所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，按重量百分比计，铜含量范围为：0.05～2.0％。

所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，含有少量的杂质元素铁、镍、铝、锰和稀土元素等中的一种或两种以上，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.5％。

所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)按所述比例称取原材料纯镁、纯锶和纯铜，其中Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％；

(2)将上述原材料在90～110℃烘箱中烘干0.5～2小时；

(3)将纯镁置于低碳钢坩埚中，在710～730℃的电阻炉中加热保持30～40分钟，直至纯镁完全熔化；

(4)将电阻炉升温至730～750℃，将烘干的纯锶加入到纯镁熔体中，每隔10分钟搅拌1次，共搅拌3～5次，熔炼共计40～60分钟，得到溶液A；

(5)将电阻炉升温至750～780℃，向溶液A中加入烘干的纯铜铜粉，每隔10分钟搅拌1次，共搅拌2～4次，熔炼共计30～50分钟，得到溶液B；

(6)熔炼结束，将溶液B倒入预先烘干的石墨模具中，即得到Mg-Sr-Cu多元镁合金材料；

整个熔炼过程在CO₂和SF₆混合气氛中进行保护，按体积百分比计，99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆。

所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的应用，该合金材料由人体必需微量元素Mg、Sr、Cu组成三元镁合金体系，在Mg、Sr、Cu的协同作用下，镁合金中形成第二相：Mg₂Sr、Mg₂Cu、CuSr之一种或两种及以上，形成具有良好力学性能和耐腐蚀性能的多元镁合金；通过控制Mg₂Sr、Mg₂Cu、CuSr之一种或两种及以上第二相的含量，调节Mg、Sr、Cu离子的溶出量，使该材料发挥多种生物医学功能。该材料具有良好的生物相容性和力学性能，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.05～5mm/年，合金的抗拉强度为80～200MPa，抗压强度为150～250MPa，在生物体液或血液环境中可腐蚀降解，对骨科常见菌大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有强烈的长效杀灭作用，能够促进成骨细胞增殖和分化，对血管内皮细胞的增殖、迁移、成血管环有明显促进作用。该新材料特别适合应用于骨内植入医疗领域，可作为在人体环境下使用的植入材料。

本发明的镁合金中每种元素的作用如下：

(一)对生物相容性方面的影响

锶(Sr)是人体内必需的一种微量元素，锶能维持人体正常生理功能，防治心血管疾病，与人的寿命有关。锶在人体内的代谢，与钙极为相似，可促进骨骼钙的代谢，是人体骨骼及牙齿的正常组成成分。经研究发现，锶可降低心血管病的死亡率，其机制是锶在肠道内与钠竞争，从而减少钠的吸收，并增加钠的排泄。缺锶会引起龋齿，骨质疏松。锶元素具有良好的骨相容性，能够促进成骨细胞的生长，促进骨的重建，同时能够抑制破骨细胞的生长，防止溶骨现象的产生。

铜(Cu)是构成人体的重要生命元素，在生物系统中起着独特的催化作用。铜能够促进造血机能，参与铁的代谢及血红蛋白的合成，维护毛发正常结构及神经系统的结构和功能，维护心血管与骨骼的健康，促进生长发育，保证内分泌功能的正常，帮助合成胶原蛋白，抵御炎症，清除人体内有毒的自由基，防止人体产生肿瘤及引发动脉硬化等疾病，还可提高人体免疫力和抗癌能力，对维持血管和骨骼的健康有重要作用。

(二)对镁合金耐腐蚀性能和力学性能方面的影响

锶加入到镁合金中能够抑制晶界上的块状、条状组织析出，促进晶粒内细小针状、颗粒状组织的形成，起到细化合金的显微组织和晶粒的作用，同时也可以使粗大的汉字状Mg₂Si颗粒有所细化且分布均匀，使得合金的抗拉强度和延伸率均有所提高。此外，锶加入后在晶界上形成的Mg₂Sr、Mg₁₇Sr₂等组织可以改善合金的耐腐蚀性能。

铜加入到镁合金中可在晶界及晶内析出部分Mg₂Cu第二相，提高镁合金的强度。此外，铜的加入还可改变Mg-Sr合金中Mg₂Sr相的形貌，使初生粗大的树枝晶状Mg₂Sr变成离散颗粒状，使长而细的针状共晶变短，从而改善镁合金的力学性能并调节合金在体液中的耐腐蚀性能。

本发明的优点及有益效果是：

1、在现有镁合金中，大多数都含有一定的铝元素或稀土元素，但铝元素和稀土元素会对人体健康产生一定危害。因此，含有铝或稀土的镁合金对于人体而言是不安全的。本发明的镁合金中选择了两种人体必需元素作为合金化元素，不含有害或潜在有害元素，作为人体植入材料，生物安全性更高。

2、本发明新材料通过调整镁合金中Sr和Cu的加入量，控制镁合金中Mg₂Sr、Mg₁₇Sr₂、Mg₂Cu等多种第二相的形态、数量和分布及合金元素的离子溶出量，从而获得具有最佳综合性能的多元镁合金。

3、本发明新材料通过添加对人体生理活动发挥生物功能的Sr和Cu两种有益元素，赋予材料本身长效抗菌、促进成骨细胞生成和促进血管内皮细胞再生等多种功能，从而得到一种生物用新型多功能镁合金。

具体实施方式

以下实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1～10中，镁合金的制备方法如下：

(2)将上述材料在90～110℃烘箱中烘干0.5～2小时；

(4)将电阻炉升温至730～750℃，将烘干的纯锶快速加入到纯镁熔体中，每隔10分钟搅拌1次，共搅拌3～5次，熔炼共计40～60分钟，得到溶液A；

下面通过实施例对本发明进一步详细阐述。

实施例1

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr0.5％，Cu0.05％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.1mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为100MPa，抗压强度为200MPa，对大肠杆菌杀灭率为80％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为85％。

实施例2

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr0.5％，Cu0.1％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.2mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为140MPa，抗压强度为210MPa，对大肠杆菌杀灭率为85％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为90％，对成骨细胞增殖有一定促进作用。

实施例3

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr0.5％，Cu0.2％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.5mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为120MPa，抗压强度为190MPa，对大肠杆菌杀灭率为90％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为90％，对成骨细胞增殖有一定促进作用。

实施例4

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr1.0％，Cu0.2％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.2mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为150MPa，抗压强度为220MPa，对大肠杆菌杀灭率为90％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为95％，对成骨细胞增殖有一定促进作用，对血管内皮细胞增殖有促进作用。

实施例5

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr1.0％，Cu0.5％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.4mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为160MPa，抗压强度为230MPa，对大肠杆菌杀灭率为100％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为100％，对成骨细胞增殖有促进作用，在成骨细胞分化期可增加骨胶原蛋白和钙结节的产生量，对血管内皮细胞增殖和迁移有促进作用。

实施例6

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr1.0％，Cu1.0％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

合金中形成细小弥散的Mg₂Sr相和Mg₂Cu相，该材料具有良好的生物相容性和力学性能，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.5mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为150MPa，抗压强度为200MPa，对大肠杆菌杀灭率为95％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为100％，可明显促进成骨细胞增殖及细胞外基质矿化的产生，对血管内皮细胞增殖和迁移有促进作用。

实施例7

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr2.0％，Cu0.5％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

合金中形成细小弥散的Mg₂Sr相和Mg₂Cu相，该材料具有良好的生物相容性和力学性能，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.8mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为180MPa，抗压强度为240MPa，对大肠杆菌杀灭率为100％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为100％，对成骨细胞增殖有明显促进作用，可促进血管内皮细胞增殖和迁移，离体血管环周围的新生血管数明显增多。

实施例8

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr2.0％，Cu1.0％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

合金中晶界处有Mg₂Sr相和Mg₂Cu相析出，该材料具有良好的生物相容性和力学性能，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为1.2mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为170MPa，抗压强度为230MPa，对大肠杆菌杀灭率为100％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为100％，对成骨细胞增殖有明显促进作用，可促进血管内皮细胞增殖和迁移。

实施例9

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr4.0％，Cu1.0％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

合金中形成网状的Mg₂Sr相和细胞弥散的Mg₂Cu相，该材料具有良好的生物相容性和力学性能，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为1.5mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为130MPa，抗压强度为190MPa，对大肠杆菌杀灭率为100％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为100％，对成骨细胞增殖有促进作用，可促进血管内皮细胞增殖和迁移。

实施例10

本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为：Sr4.0％，Cu2.0％，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.4％。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt％，锶的纯净度大于等于99.999wt％，铜的纯净度大于等于99.9wt％。经过在体积百分比99～99.5％的CO₂和0.5～1.0％SF₆(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。

该材料具有良好的生物相容性和力学性能，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为1.8mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为90MPa，抗压强度为160MPa，对大肠杆菌杀灭率为100％，对金黄色葡萄球菌杀灭率为100％，对成骨细胞增殖有促进作用，可促进血管内皮细胞增殖和迁移。

实施例结果表明，本发明是由对人体生理活动发挥生物功能的有益元素Sr和Cu组成的三元镁合金体系，通过调整镁合金中Sr、Cu的含量，控制镁合金中Mg₂Sr、Mg₂Cu、CuSr等第二相的形态、数量和分布及Mg、Sr、Cu离子在体液中的释放量，从而获得具有良好力学性能、匹配降解性能及多种生物医学功能的三元镁合金。该合金材料具有良好的生物相容性、力学性能基础和腐蚀降解匹配的优异性能，结合长效抗菌、促进新生骨形成和促进血管化等三重生物医学功能，是一种具有优异综合性能的多功能医用可降解镁合金材料，有效降低植入部位的感染发生概率，并能调控成骨细胞及内皮细胞的生物学功能，提高骨整合能力，在骨科用内植入等医疗领域具有重要的应用价值。

Claims

1.一种生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于，各组分及重量百分比为：Sr0～10.0％，但不包括0；Cu0～8.0％，但不包括0；其余为Mg。

2.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于：按重量百分比计，锶含量范围为：0.1～8.0％。

3.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于：按重量百分比计，锶含量范围为：0.5～5.0％。

4.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于：按重量百分比计，铜含量范围为：0.01～5.0％。

5.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于：按重量百分比计，铜含量范围为：0.05～2.0％。

6.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于：含有少量的杂质元素铁、镍、铝、锰和稀土元素中的一种或两种以上，按重量百分比计，每种含量不超过0.1％，总量不超过0.5％。

7.一种权利要求1～6之一所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的制备方法，其特征在于：

(2)将上述原材料在90～110℃烘箱中烘干0.5～2小时；

8.一种权利要求1～6之一所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的应用，其特征在于：该合金材料由人体必需微量元素Mg、Sr、Cu组成三元镁合金体系，在Mg、Sr、Cu的协同作用下，镁合金中形成第二相：Mg₂Sr、Mg₂Cu、CuSr之一种或两种及以上，形成具有良好力学性能和耐腐蚀性能的多元镁合金；通过控制Mg₂Sr、Mg₂Cu、CuSr之一种或两种及以上第二相的含量，调节Mg、Sr、Cu离子的溶出量，使该材料发挥多种生物医学功能。

9.按照权利要求8所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的应用，其特征在于：该材料具有良好的生物相容性和力学性能，细胞毒性评级为0级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.05～5mm/年，合金的抗拉强度为80～200MPa，抗压强度为150～250MPa，在生物体液或血液环境中腐蚀降解，对骨科常见菌：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有强烈的长效杀灭作用，能够促进成骨细胞增殖和分化，对血管内皮细胞的增殖、迁移、成血管环有明显促进作用。

10.按照权利要求8所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的应用，其特征在于：该新材料特别适合应用于骨内植入治疗领域，作为在人体环境下使用的植入材料。