CN111451944A - 一种生物医用可降解镁合金骨钉及其制备方法 - Google Patents

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滑有录
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Abstract

本发明提供了一种生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，包括以下步骤：(1)将镁合金骨钉本体进行预处理，清除表面杂质；(2)将镁合金骨钉本体固定位置并且能旋转，启动喷丸机对镁合金骨钉本体进行喷丸处理，喷丸采用硬度为58‑63HRC的不锈钢丸，直径为0.05‑0.7mm；(3)将步骤(2)中经喷丸处理后的镁合金骨钉本体进行清洗，得到生物医用可降解镁合金骨钉。该方法制备的生物医用可降解镁合金骨钉的降解速度为可调控的，可实现减缓生物医用可降解镁合金骨钉的降解速度，有效地调控生物医用可降解镁合金骨钉的在体时间，同时生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法简单、成本低廉、容易实现大规模工业生产。

Description

一种生物医用可降解镁合金骨钉及其制备方法
技术领域
本发明涉及镁合金骨钉的制备技术领域，尤其是涉及一种生物医用可降解镁合金骨钉及其制备方法。
背景技术
作为生物材料领域一个重要的发展方向，生物可降解材料已经引起了广大学者的关注。常见的生物可降解材料有聚合物材料(如聚乳酸)、某些陶瓷材料(如磷酸钙)和金属材料等，其中聚合物材料的强度较低，而陶瓷材料的韧性较差。近年来，以生物可降解镁合金为代表的新一代医用可降解金属材料的研究受到人们的关注。
镁合金的优势表现在：
(1)镁(1.738g/cm3)及其合金(1.75-1.85g/cm3)密度低，不到医用钛合金密度的1/3，与人体密质骨(1.75g/cm3)极其相近。
(2)镁及镁合金有高的比强度与比刚度，杨氏模量约为45GPa，不到医用钛合金弹性模量(109-112GPa)的1/2，与人体骨弹性模量最为接近，能有效缓解骨科植入物的应力遮挡效应。
(3)镁是人体所必需的一种重要元素，在人体的正常含量为25g，半数存在于骨骼中，它与生命的维持、身体的健康有着极其密切的关系。
(4)镁化学性质活泼，在人体环境极易腐蚀，可实现金属植入体在体内逐渐降解直至最终消失的临床医学目的。
镁合金骨钉常用于骨骼关节处的治疗，治疗周期较长，但是镁合金骨钉植入人体后将长期处于弱酸环境中，极易发生腐蚀，若腐蚀速度过快，在机体完全恢复前，植入体的消失将导致治疗失败。目前，一般通过于镁合金骨钉中添加新材料来延长镁合金骨钉的降解速度，一方面材料成本过高，另一方面添加的材料可能引起机体的不适应。故而，有必要提供一种生物医用可降解镁合金骨钉及其制备方法以解决上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，通过该方法制备的镁合金骨钉的降解速度为可调控的，可实现减缓生物医用可降解镁合金骨钉的降解速度，有效地调控生物医用可降解镁合金骨钉的在体时间，同时生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法简单、成本低廉、容易实现大规模工业生产。
为实现上述目的，本发明提供了一种生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将镁合金骨钉本体进行预处理，清除表面杂质；
(2)将所述镁合金骨钉本体固定位置并且能旋转，启动喷丸机对所述镁合金骨钉本体进行喷丸处理，喷丸采用硬度为58-63HRC的不锈钢丸，直径为0.05-0.7mm；
(3)将步骤(2)中经喷丸处理后的所述镁合金骨钉本体进行清洗，得到生物医用可降解镁合金骨钉。
与现有技术相比，本发明的生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法中，在进行喷丸处理前，通过预处理清除镁合金骨钉本体的表面杂质，避免喷丸处理过程中将该表面杂质嵌入镁合金骨钉本体中，从而引起机体的不适应。尤其是，研究发现，借助喷丸机对镁合金骨钉本体进行喷丸处理，喷丸采用硬度为58-63HRC的不锈钢丸，直径为0.05-0.7mm，可提高镁合金骨钉本体的表面致密性，形成更细小的晶体结构，还能降低或消除表面的微观气孔和缺陷，形成致密应力强化层，提高抗应力腐蚀的性能，实现减缓生物医用可降解镁合金骨钉的降解速度，可有效地调控生物医用可降解镁合金骨钉的在体时间。且可根据喷丸处理的时间来实现材料表面强化效果，从而调控生物医用可降解镁合金骨钉的降解速度，在喷丸处理后对镁合金骨钉本体进行清洗，确保镁合金骨钉表面无杂质。同时，该生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法简单、成本低廉、容易实现大规模工业生产。
进一步的，步骤(1)中，可采用但不限于纯水处理。
进一步的，步骤(2)中，不锈钢丸的硬度可以为58HRC、59HRC、60HRC、61HRC、62HRC、63HRC；不锈钢丸的直径为0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm。不锈钢丸的直径小于0.05时，减缓效果不明显，不锈钢丸的直径大于0.7mm时，对镁合金骨钉的螺牙会有破坏。
进一步的，步骤(2)中，对所述镁合金骨钉本体进行第一次喷丸处理后再对所述镁合金骨钉本体进行第二次喷丸处理，第一次喷丸处理中喷丸的直径大于第二次喷丸处理中喷丸的直径。通过对镁合金骨钉本体进行2次喷丸处理，第一次喷丸处理中喷丸的直径大于第二次喷丸处理中喷丸的直径。第一次喷丸处理用于实现减缓生物医用可降解镁合金骨钉的降解速度，第二次喷丸处理用于使得该生物医用可降解镁合金骨钉表面顺滑，更有利于该生物医用可降解镁合金骨钉植入人体。
进一步的，步骤(2)中，第一次喷丸处理中喷丸的直径大于等于0.05mm且小于0.7mm；第二次喷丸处理中喷丸的直径大于等于0.02mm且小于0.5mm。
进一步的，步骤(2)中，第一次喷丸处理中喷丸的直径为0.6mm；第二次喷丸处理中喷丸的直径为0.3mm。
进一步的，第一次喷丸处理中，喷丸采用硬度为60-63HRC的不锈钢丸；第二次喷丸处理中，喷丸采用硬度为58-60HRC的不锈钢丸。
进一步的，步骤(2)中，对所述镁合金骨钉本体进行第一次喷丸处理，喷丸采用硬度为62HRC的不锈钢丸，直径为0.6mm；
对所述镁合金骨钉本体进行第二次喷丸处理，喷丸采用硬度为59HRC的不锈钢丸，直径为0.3mm。
进一步的，步骤(2)中，喷丸处理时间为30min-200min。
进一步的，第一次喷丸处理中，喷丸时间为60min-120min；第二次喷丸处理中，喷丸时间为30min-60min。比如，第一次喷丸处理的喷丸时间为60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min；第二次喷丸处理的喷丸时间为30min、40min、50min、60min。
步骤(3)中，可采用但不限于纯水处理，还比如可用压缩空气轻吹处理。
对应地，本申请还提供一种生物医用可降解镁合金骨钉，采用上述生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法制得。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
(1)将镁合金骨钉本体进行预处理，清除表面杂质；
(2)将镁合金骨钉本体固定位置并且能旋转，启动喷丸机对镁合金骨钉本体进行喷丸处理，
对镁合金骨钉本体进行第一次喷丸处理，喷丸采用硬度为62HRC的不锈钢丸，喷丸直径为0.6mm，喷丸时间为80min；
再对镁合金骨钉本体进行第二次喷丸处理，喷丸采用硬度为59HRC的不锈钢丸，喷丸直径为0.3mm，喷丸时间为40min。
(3)将步骤(2)中经喷丸处理后的镁合金骨钉本体进行清洗，得到生物医用可降解镁合金骨钉。
实施例2
(1)将镁合金骨钉本体进行预处理，清除表面杂质；
(2)将镁合金骨钉本体固定位置并且能旋转，启动喷丸机对镁合金骨钉本体进行喷丸处理，
对镁合金骨钉本体进行第一次喷丸处理，喷丸采用硬度为58HRC的不锈钢丸，喷丸直径为0.5mm，喷丸时间为90min；
再对镁合金骨钉本体进行第二次喷丸处理，喷丸采用硬度为60HRC的不锈钢丸，喷丸直径为0.2mm，喷丸时间为30min。
(3)将步骤(2)中经喷丸处理后的镁合金骨钉本体进行清洗，得到生物医用可降解镁合金骨钉。
实施例3
(1)将镁合金骨钉本体进行预处理，清除表面杂质；
(2)将镁合金骨钉本体固定位置并且能旋转，启动喷丸机对镁合金骨钉本体进行喷丸处理，
对镁合金骨钉本体进行第一次喷丸处理，喷丸采用硬度为63HRC的不锈钢丸，喷丸直径为0.5mm，喷丸时间为100min；
再对镁合金骨钉本体进行第二次喷丸处理，喷丸采用硬度为58HRC的不锈钢丸，喷丸直径为0.4mm，喷丸时间为50min。
(3)将步骤(2)中经喷丸处理后的镁合金骨钉本体进行清洗，得到生物医用可降解镁合金骨钉。
对比例1
采用空白对照，即未进行喷丸处理的生物医用可降解镁合金骨钉。
采用析氢法测试对比例1和实施例1-3的生物医用可降解镁合金骨钉的降解速率，其测试过程如下：
1.分别选取对比例1和实施例1-3的生物医用可降解镁合金骨钉，每组取3个样品；
2.每个烧杯中放置等量的模拟体液hank’s并将各样品全部浸没于溶液中，溶液250ml，将带有刻度的滴定管装满hank’s后套在漏斗上，利用排液发收集氢气，每个时间节点观察后，更换hank’s溶液；
3.测试环境要求：恒温摇床30r/min，温度37±0.5℃；
4.在3个不同时间节点进行读取H2的体积，三个试样取其平均值，测试结果如表1所示。
表1析氢法测试结果△V
浸泡时间(h) 实施例1(mL) 实施例2(mL) 实施例3(mL) 对比例1(mL)
12 0.05 0.07 0.06 0.18
24 0.08 0.10 0.09 0.32
48 0.13 0.18 0.16 0.54
从表1的数据可知，实施例1-3的生物医用可降解镁合金骨钉在模拟体液hank’s中析出氢气的体积含量均少于对比例1，可见，借助喷丸机对镁合金骨钉本体进行喷丸处理制得的生物医用可降解镁合金骨钉可有效延缓生物医用可降解镁合金骨钉的降解速度。这是由于本申请的喷丸处理中，喷丸采用硬度为58-63HRC的不锈钢丸，直径为0.2-0.7mm，可提高镁合金骨钉本体的表面致密性，形成更细小的晶体结构，还能降低或消除表面的微观气孔和缺陷，形成致密应力强化层，提高抗应力腐蚀的性能，实现减缓生物医用可降解镁合金骨钉的降解速度，可有效地调控生物医用可降解镁合金骨钉的在体时间，且可根据喷丸处理的时间来实现材料表面强化效果，从而调控生物医用可降解镁合金骨钉的降解速度。
应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求限定的范围。

Claims (9)

1.一种生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将镁合金骨钉本体进行预处理，清除表面杂质；
(2)将所述镁合金骨钉本体固定位置并且能旋转，启动喷丸机对所述镁合金骨钉本体进行喷丸处理，喷丸采用硬度为58-63HRC的不锈钢丸，直径为0.05-0.7mm；
(3)将步骤(2)中经喷丸处理后的所述镁合金骨钉本体进行清洗，得到生物医用可降解镁合金骨钉。
2.根据权利要求1所述的生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，对所述镁合金骨钉本体进行第一次喷丸处理后再对所述镁合金骨钉本体进行第二次喷丸处理，第一次喷丸处理中喷丸的直径大于第二次喷丸处理中喷丸的直径。
3.根据权利要求2所述的生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，第一次喷丸处理中喷丸的直径大于等于0.05mm且小于0.7mm；第二次喷丸处理中喷丸的直径大于等于0.02mm且小于0.5mm。
4.根据权利要求3所述的生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，第一次喷丸处理中喷丸的直径为0.6mm；第二次喷丸处理中喷丸的直径为0.3mm。
5.根据权利要求2所述的生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，其特征在于，第一次喷丸处理中，喷丸采用硬度为60-63HRC的不锈钢丸；第二次喷丸处理中，喷丸采用硬度为58-60HRC的不锈钢丸。
6.根据权利要求5所述的生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，对所述镁合金骨钉本体进行第一次喷丸处理，喷丸采用硬度为62HRC的不锈钢丸，直径为0.6mm；
对所述镁合金骨钉本体进行第二次喷丸处理，喷丸采用硬度为59HRC的不锈钢丸，直径为0.3mm。
7.根据权利要求2所述的生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，喷丸处理时间为30min-200min。
8.根据权利要求7所述的生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法，其特征在于，第一次喷丸处理中，喷丸时间为60min-120min；第二次喷丸处理中，喷丸时间为30min-60min。
9.一种生物医用可降解镁合金骨钉，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的生物医用可降解镁合金骨钉的制备方法制得。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102973342A (zh) * 2012-12-08 2013-03-20 西北有色金属研究院 一种可降解镁合金介入支架的制备方法
CN103272285A (zh) * 2013-05-24 2013-09-04 华南理工大学 可全降解生物材料及其制备方法
CN108818324A (zh) * 2018-07-11 2018-11-16 中国航发北京航空材料研究院 一种薄壁轮盘的喷丸装置和复合强化方法
CN109852912A (zh) * 2017-11-30 2019-06-07 北京有色金属研究总院 一种提高镁合金抗蠕变性能的方法
CN209532071U (zh) * 2018-12-21 2019-10-25 北京嘉映机械有限责任公司 一种震砂除芯机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102973342A (zh) * 2012-12-08 2013-03-20 西北有色金属研究院 一种可降解镁合金介入支架的制备方法
CN103272285A (zh) * 2013-05-24 2013-09-04 华南理工大学 可全降解生物材料及其制备方法
CN109852912A (zh) * 2017-11-30 2019-06-07 北京有色金属研究总院 一种提高镁合金抗蠕变性能的方法
CN108818324A (zh) * 2018-07-11 2018-11-16 中国航发北京航空材料研究院 一种薄壁轮盘的喷丸装置和复合强化方法
CN209532071U (zh) * 2018-12-21 2019-10-25 北京嘉映机械有限责任公司 一种震砂除芯机

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