CN114344550A - 一种生物可降解的医用金属镁及镁合金医用缝线及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线及其制备方法，所述所选缝线是镁及镁合金经挤压拉拔等工艺制得并编织而成的镁丝，所述缝线上涂布可吸收涂层。本发明中通过材料改性技术可以使得缝线的抗拉强度，断裂强力在指定范围内可控，并且在制得的缝线上制备一层涂层，一方面可大大降低金属镁的降解速率，起到了抗腐蚀作用，另一方面可大大提高产品的生物活性，使得金属镁缝线可实现自我降解，降解的镁可作为营养元素被人体吸收，余量镁参与人体新陈代谢而不会对人体有害，避免现有不可吸收需要二次取出而造成患者的二次伤害，易实现量产，品质稳定可控，生产效率高。

Description

一种生物可降解的医用金属镁及镁合金医用缝线及其制备 方法

技术领域

本发明涉及生物医用相关技术领域，更具体地说，本发明涉及一种生物可降解的医用金属镁及镁合金医用缝线及其制备方法。

背景技术

医用手术缝合线是一种用于伤口愈合、组织结扎和组织固定的无菌线，对伤口的初期愈合有很重要的作用，缝合线根据生物降解性能可分为可吸收缝合线和不可吸收缝合线，可吸收缝合线在缝合后能慢慢和组织相容，此过程不影响伤口的正常愈合，在身体组织内可以降解成为可溶性产物，现有的缝合线中天然的有羊肠线、胶原线，而合成材料的缝合线有聚乙烯醇纤维、聚乳酸纤维等，不可吸收的缝合线在体内不降解，支撑时间较长，但长时间作用身体异物留在组织中，容易引起组织感染等。

然而目前市场上的缝合线存在以下问题：

1.药物直接使用带来选择性差、毒副作用大、新陈代谢快、半衰期短、稳定性差等缺点；

2.普通丝线不能自动降解，只用于伤口外部皮肤的缝合，并且伤口愈合后需要拆线给患者造成手术后的二次痛苦；

3.现有非生物型可降解缝合线存在降解效果差、相容性差、不能完全吸收、易留下缝合伤疤；

4.人们对缝合伤口恢复的美观度、健康度要求越来越高。

因此需要一种更完善的可吸收缝合线进入医学手术领域。

针对上述问题，制定本制备方法，镁元素是人体必需的营养元素，成人体内约有25g镁其中约一半储存在人体的骨组织中，镁还会参与人体一系列的新陈代谢过程，是人体内很多酶的辅助因子，并对稳定体内K+的平衡取这至关重要的作用，可以调节DNA和RNA的结构，镁的标准电极电位很低(-2.37Vvs.SHE)，在水溶液中容易发生降解反应，生成可溶性镁离子和气体(H2)，进而通过周边的组织吸收和新陈代谢排出体外，因镁是人体必需营养元素，排第四重要，仅次于钙钾钠，镁分布在人体的骨骼肌，肌肉，血浆，细胞外液，可降解性，又因镁的腐蚀电位低，在含有氯离子的体液中便可腐蚀溶解；通过以下方程式镁缓慢降解，至伤口完全康复后，植入体内的金属镁网板无需二次手术取出，生物安全性，镁元素即使在体内含量偏高，会通过尿液形式排出体外，不会明显提高体内组织的镁元素含量，不会对人体有负面影响。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种生物可降解的医用金属镁及镁合金医用缝线及其制备方法，镁元素是人体必需的营养元素，成人体内约有25g镁其中约一半储存在人体的骨组织中，镁还会参与人体一系列的新陈代谢过程，是人体内很多酶的辅助因子，并对稳定体内K+的平衡取这至关重要的作用，可以调节DNA和RNA的结构，镁的标准电极电位很低(-2.37Vvs.SHE)，在水溶液中容易发生降解反应，生成可溶性镁离子和气体(H2)，进而通过周边的组织吸收和新陈代谢排出体外，因镁是人体必需营养元素，排第四重要，仅次于钙钾钠，镁分布在人体的骨骼肌，肌肉，血浆，细胞外液，可降解性，又因镁的腐蚀电位低，在含有氯离子的体液中便可腐蚀溶解；通过以下方程式镁缓慢降解，至伤口完全康复后，植入体内的金属镁网板无需二次手术取出，生物安全性，镁元素即使在体内含量偏高，会通过尿液形式排出体外，不会明显提高体内组织的镁元素含量，不会对人体有负面影响，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线，所述所选缝线是镁及镁合金经挤压拉拔等工艺制得并编织而成的镁丝，所述缝线上涂布可吸收涂层。

优选的，所述金属镁包括纯度为大于99％的纯镁，或者是镁锌合金，其锌含量为≤6％wt。

优选的，所述缝线为金属单股镁丝或者多股镁丝编织而成。

优选的，所述单股镁丝直径为0.1mm-1mm。

优选的，所述多股镁丝直径在0.1mm-1mm。

优选的，所述缝线上涂布的可吸收涂层为化学转化膜或者沉积涂层，包含氟化膜、磷酸盐转化膜、植酸转化膜层、微弧氧化膜层、聚乳酸涂层、聚己内酯涂层或钙磷涂层等。

一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1：将镁锭通过机加工制成圆形锭子的镁坯，如有氧化层需用铣床去除氧化层；

S2：将圆形锭子的镁坯加热至200-450℃热处理0.5-3小时；

S3：将挤压模具置入热处理炉内200-400℃保温0.5-2小时；

S4：将热处理完毕后的镁坯锭子置入预热后的模具内挤压成一定丝径的镁材，其丝径在0.5-5mm；

S5：进一步的将S4步骤制得的镁材置入丝材拉拔机上拉拔至目标直径的镁丝，单道次拉拔变形量控制在2％-12％，拉拔过程温度控制在100-300℃；

S6：整个拉拔丝材过程中做好防氧化措施，在真空或者保护气体的氛围中进行；

S7：将不同丝径的镁及镁合金丝在编织机上编织而成；

S8：将所得丝材需电解抛光，清洗，涂层处理，干燥，灭菌处理，其中涂层处理为化学转化膜或者沉积涂层，包含氟化膜，磷酸盐转化膜，植酸转化膜层，微弧氧化膜层，聚乳酸涂层，聚己内酯涂层，钙磷涂层等；延长其溶解的时间及提高与人体内部环境的相容性性。

本发明的技术效果和优点：

因金属镁的镁元素是人体必需元素，与人体组织可达到生物相容性，不会因出现排异而导致出现并发症等情况，又因镁的密度小，制备出来的补片较轻，且植入的金属镁在体内降解的部位呈碱性微环境，此环境可在伤口处起到抗菌消炎的作用，有利于伤口的愈合，并且通过拉拔制得的镁丝单股或者编织成的多股缝线直径范围可在0.1-1mm之间可控，同时通过材料改性技术可以使得缝线的抗拉强度，断裂强力在指定范围内可控，并且在制得的缝线上制备一层涂层，一方面可大大降低金属镁的降解速率，起到了抗腐蚀作用，另一方面可大大提高产品的生物活性，使得金属镁缝线可实现自我降解，降解的镁可作为营养元素被人体吸收，余量镁参与人体新陈代谢而不会对人体有害，避免现有不可吸收需要二次取出而造成患者的二次伤害，易实现量产，品质稳定可控，生产效率高。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线，所述所选缝线是镁及镁合金经挤压拉拔等工艺制得并编织而成的镁丝，所述缝线上涂布可吸收涂层。

进一步的，所述金属镁包括纯度为大于99％的纯镁，或者是镁锌合金，其锌含量为≤6％wt。

进一步的，所述缝线为金属单股镁丝或者多股镁丝编织而成。

进一步的，所述单股镁丝直径为0.1mm-1mm。

进一步的，所述多股镁丝直径在0.1mm-1mm。

进一步的，所述缝线上涂布的可吸收涂层为化学转化膜或者沉积涂层，包含氟化膜、磷酸盐转化膜、植酸转化膜层、微弧氧化膜层、聚乳酸涂层、聚己内酯涂层或钙磷涂层等。

进一步的，所述缝线的断裂强力和抗拉强度需满足以下条件：

一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1：将镁锭通过机加工制成圆形锭子的镁坯，如有氧化层需用铣床去除氧化层；

S2：将圆形锭子的镁坯加热至200-450℃热处理0.5-3小时；

S3：将挤压模具置入热处理炉内200-400℃保温0.5-2小时；

S4：将热处理完毕后的镁坯锭子置入预热后的模具内挤压成一定丝径的镁材，其丝径在0.5-5mm；

S5：进一步的将S4步骤制得的镁材置入丝材拉拔机上拉拔至目标直径的镁丝，单道次拉拔变形量控制在2％-12％，拉拔过程温度控制在100-300℃；

S6：整个拉拔丝材过程中做好防氧化措施，在真空或者保护气体的氛围中进行；

S7：将不同丝径的镁及镁合金丝在编织机上编织而成；

S8：将所得丝材需电解抛光，清洗，涂层处理，干燥，灭菌处理，其中涂层处理为化学转化膜或者沉积涂层，包含氟化膜，磷酸盐转化膜，植酸转化膜层，微弧氧化膜层，聚乳酸涂层，聚己内酯涂层，钙磷涂层等；延长其溶解的时间及提高与人体内部环境的相容性。

S9：以上方法得出结果如下：

实施例一：

通过机械加工获得直径20mm高50mm的纯镁镁坯，数量为10个，铣去氧化皮，将镁坯置入热处理炉加热至250℃，保温3小时，与此同时将挤压模具置入热处理炉内300℃预热处理2小时，进一步的将热处理完毕后的镁坯锭子置入预热后的模具内，使用挤压机设备将镁坯挤压成丝径为1.5mm的镁丝，进一步的使用拉丝机将1.5mm的镁丝在温度200℃的环境下拉拔成0.15mm的镁丝，其经过的拉拔道次为60道次，单道次拉拔变形量为7％-9％，可获得成品率高，性能优异的镁丝，进一步的以Ca-P涂层溶液为防腐蚀涂层溶液对缝线进行涂层处理，进一步的将0.15mm镁丝在编织机上编织而成φ0.35mm的缝线，进一步的经电解抛光，清洗，涂层处理。成品断裂强力为40N，抗拉强度达到400MPa，其在体内完全被吸收时间大于3个月。

实施例二：

通过机械加工获得直径20mm高30mm的MZ2镁合金坯，数量为10个，铣去氧化皮，将镁合金坯置入热处理炉加热至420℃，保温2小时，与此同时将挤压模具置入热处理炉内300℃预热处理1.5小时，使用挤压机设备将镁坯挤压成丝径为1.0mm的镁丝，进一步的使用拉丝机将1.0mm的镁丝在温度240℃的环境下拉拔成0.15mm的镁丝，其经过的拉拔道次为45道次，单道次拉拔变形量为7％-9％，可获得成品率高，性能优异的镁二锌丝，进一步的以Ca-P涂层溶液为防腐蚀涂层溶液对缝线进行涂层处理，进一步的将0.15mm镁丝在编织机上编织而成φ0.35mm的缝线，进一步的经电解抛光，清洗，涂层处理。成品断裂强力为62N，抗拉强度达到450MPa，其在体内完全被吸收时间大于3个月。

实施例三：

通过机械加工获得直径30mm高40mm的MZ4镁合金坯，数量为10个，铣去氧化皮，将镁合金坯置入热处理炉加热至430℃，保温3小时，与此同时将挤压模具置入热处理炉内300℃预热处理1.5小时，使用挤压机设备将镁坯挤压成丝径为1.0mm的镁丝，进一步的使用拉丝机将1.0mm的镁丝在温度280℃的环境下拉拔成0.1mm的镁丝，其经过的拉拔道次为55道次，单道次拉拔变形量为7％-10％，可获得成品率高，性能优异的镁四锌丝，进一步的以Ca-P涂层溶液为防腐蚀涂层溶液对缝线进行涂层处理，进一步的将0.1mm镁丝在编织机上编织而成φ0.25mm的缝线，进一步的经电解抛光，清洗，涂层处理。成品断裂强力为42N，抗拉强度达到550MPa，其在体内完全被吸收时间大于3个月。

实施例四：

通过机械加工获得直径20mm高25mm的MZ6镁合金坯，数量为10个，铣去氧化皮，将镁合金坯置入热处理炉加热至450℃，保温3小时，与此同时将挤压模具置入热处理炉内300℃预热处理1.5小时，使用挤压机设备将镁坯挤压成丝径为1.0mm的镁丝，进一步的使用拉丝机将1.0mm的镁丝在温度350℃的环境下拉拔成0.1mm的镁丝，其经过的拉拔道次为65道次，单道次拉拔变形量为5％-10％，可获得成品率高，性能优异的镁六锌丝，进一步的以Ca-P涂层溶液为防腐蚀涂层溶液对缝线进行涂层处理，进一步的将0.1mm镁丝在编织机上编织而成φ0.25mm的缝线，进一步的经电解抛光，清洗，涂层处理，成品断裂强力为42N，抗拉强度达到550MPa，其在体内完全被吸收时间大于3个月。

本发明工作原理：

本生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线，因金属镁的镁元素是人体必需元素，与人体组织可达到生物相容性，不会因出现排异而导致出现并发症等情况，又因镁的密度小，制备出来的补片较轻，且植入的金属镁在体内降解的部位呈碱性微环境，此环境可在伤口处起到抗菌消炎的作用，有利于伤口的愈合，并且通过拉拔制得的镁丝单股或者编织成的多股缝线直径范围可在0.1-1mm之间可控，同时通过材料改性技术可以使得缝线的抗拉强度，断裂强力在指定范围内可控，并且在制得的缝线上制备一层涂层，一方面可大大降低金属镁的降解速率，起到了抗腐蚀作用，另一方面可大大提高产品的生物活性，使得金属镁缝线可实现自我降解，降解的镁可作为营养元素被人体吸收，余量镁参与人体新陈代谢而不会对人体有害，避免现有不可吸收需要二次取出而造成患者的二次伤害，易实现量产，品质稳定可控，生产效率高。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线，其特征在于：所述所选缝线是镁及镁合金经挤压拉拔等工艺制得并编织而成的镁丝，所述缝线上涂布可吸收涂层。

2.根据权利要求1所述的一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线，其特征在于：所述金属镁包括纯度为大于99％的纯镁，或者是镁锌合金，其锌含量为≤6％wt。

3.根据权利要求1所述的一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线，其特征在于：所述缝线为金属单股镁丝或者多股镁丝编织而成。

4.根据权利要求3所述的一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线，其特征在于：所述单股镁丝直径为0.1mm-1mm。

5.根据权利要求3所述的一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线，其特征在于：所述多股镁丝直径在0.1mm-1mm。

6.根据权利要求1所述的一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线，其特征在于：所述缝线上涂布的可吸收涂层为化学转化膜或者沉积涂层，包含氟化膜、磷酸盐转化膜、植酸转化膜层、微弧氧化膜层、聚乳酸涂层、聚己内酯涂层或钙磷涂层等。

7.一种生物可降解的医用金属镁及镁合金缝线的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

S1：将镁锭通过机加工制成圆形锭子的镁坯，如有氧化层需用铣床去除氧化层；

S2：将圆形锭子的镁坯加热至200-450℃热处理0.5-3小时；

S3：将挤压模具置入热处理炉子200-400℃保温0.5-2小时；

S4：将热处理完毕后的镁坯锭子置入预热后的模具内挤压成一定丝径的镁材，其丝径在0.5-5mm；

S5：进一步的将S4步骤制得的镁材置入丝材拉拔机上拉拔至目标直径的镁丝，单道次拉拔变形量控制在2％-12％，拉拔过程温度控制在100-300℃；

S6：整个拉拔丝材过程中做好防氧化措施，在真空或者保护气体的氛围中进行；

S7：将不同丝径的镁及镁合金丝在编织机上编织而成；

S8：将所得丝材需电解抛光，清洗，涂层处理，干燥，灭菌处理，其中涂层处理为化学转化膜或者沉积涂层，包含氟化膜，磷酸盐转化膜，植酸转化膜层，微弧氧化膜层，聚乳酸涂层，聚己内酯涂层，钙磷涂层等；延长其溶解的时间及提高与人体内部环境的相容性。