CN115804872B - 可降解镁基金属丝材在制备溶脂材料中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了可降解镁基金属丝材在制备溶脂材料中的应用，属于溶脂材料技术领域。本发明使用高纯镁或高纯镁锌合金作为溶脂材料成分，通过控制Zn含量为0～6wt％，在植入脂肪后，会降解形成镁离子、锌离子，产生诱导脂肪棕色化的效果，最终实现促进白色脂肪代谢减肥的生物学功能。降解形成的镁离子和锌离子具有增强胰岛素的作用，能够抑制葡萄糖增加的血糖上升，进一步提升减肥的效果，实现多种角度治疗或辅助治疗减肥的效果；本发明通过300～400℃的热处理以及多次挤压和连续拉拔，能够获得单相镁锌合金，此镁锌合金晶粒细小，组织均匀，几乎无析出相，其降解速度适宜，不会在组织中产生氢气聚集的气泡，不产生炎症反应，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及溶脂材料技术领域，特别涉及可降解镁基金属丝材在制备溶脂材料中的应用。
背景技术
随着生活水平的不断提高，肥胖患者也在日剧增多。世界卫生组织已将超重、肥胖定义为一种慢性病。埋线减肥是在传统的“针灸减肥”的基础上改良和发展得到的，“穴位埋线法”以线代针，采用植入式减肥手段将羊肠线、可吸收聚合物或者可降解金属材料植入待加速脂肪代谢的脂肪组织部位。其主要原理是基于中医中的穴位刺激产生的减肥效果，以及植入物周边的局部炎症刺激引发的减肥作用。例如专利CN201910091354.4公开了一种金属埋线，通过对小鼠皮下脂肪进行金属埋线，通过穴位刺激和局部炎症刺激，取得了良好的减肥效果。
然而，局部炎症刺激所起到的减肥效果并不遵循医用材料的研发理念，容易使人体产生局部不适、红肿、过敏等不良反应，不适合长期使用。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供可降解镁基金属丝材在制备溶脂材料中的应用，本发明使用可降解镁基金属丝材制备溶脂材料，不引发炎症刺激，具有良好的减肥效果。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了可降解镁基金属丝材在制备溶脂材料中的应用，所述可降解镁基金属丝材的化学组成包括：
Zn 0～6wt％；
不可避免的杂质0～0.05wt％；
Mg余量；
所述可降解镁基金属丝材的制备方法，包括以下步骤：
对镁基金属铸锭依次进行热处理、多次挤压和连续拉拔，得到可降解镁基金属丝材；所述热处理的温度为300～400℃。
优选的，所述可降解镁基金属丝材的直径为0.1～0.5mm。
优选的，所述热处理的保温时间为1～12h。
优选的，所述多次挤压为2～4道次挤压；每道次挤压的挤压速度为5～11mm/s。
优选的，所述多次挤压后镁基金属的直径为1～1.5mm。
优选的，所述连续拉拔的温度为室温～400℃。
优选的，所述连续拉拔时镁基金属材料经过多个模具，镁基金属材料经过每个模具后的形变量独立为5～10％。
优选的，还包括对连续拉拔后的镁基金属丝材进行抛光和消毒。
本发明提供了可降解镁基金属丝材在制备溶脂材料中的应用，所述可降解镁基金属丝材的化学组成包括：Zn 0～6wt％；不可避免的杂质0～0.05wt％；Mg余量；所述可降解镁基金属丝材的制备方法，包括以下步骤：对镁基金属铸锭依次进行热处理、多次挤压和连续拉拔，得到可降解镁基金属丝材；所述热处理的温度为300～400℃。本发明使用高纯镁或高纯镁锌合金作为溶脂材料成分，通过控制Zn含量为0～6wt％，在植入脂肪后，会降解形成镁离子或镁离子+锌离子，产生诱导脂肪棕色化的效果，最终实现促进白色脂肪代谢减肥的生物学功能。降解形成的镁离子和锌离子具有增强胰岛素的作用，能够抑制葡萄糖增加的血糖上升，进一步提升减肥的效果，实现多种角度治疗或辅助治疗减肥的效果；且本发明Zn含量为0～6wt％，不会引发Zn中毒。
与类似组成的镁合金相比，本发明通过对镁基金属材料进行300～400℃的热处理以及多次挤压和连续拉拔，能够获得单相镁锌合金，此镁锌合金晶粒细小，组织均匀，几乎无析出相，因此力学性能好，耐蚀性好，且具有良好的生物相容性，该单相镁基金属材料降解速度较低，不会在组织中产生氢气聚集的气泡，不产生炎症反应，安全性高；而专利CN201910091354.4公开的金属埋线降解速率过快，会导致局部气泡和炎症反应。
附图说明
图1为实施例2所得Mg-2Zn合金丝材金相显微镜图片；
图2为对比例1所得Mg-4Zn合金丝材金相显微镜图片；
图3为对比例2所得Mg-8Zn合金丝材透射电镜HAADF-STEM像；
图4为实施例2所得Mg-2Zn合金丝材植入鼠脂肪组织1h后，透射电镜明场像下的微观组织截面图；
图5为实施例3所得Mg-6Zn合金丝材植入鼠脂肪组织1h后，透射电镜明场像下的微观组织截面图；
图6为小鼠体重的变化百分比；
图7为小鼠肝脏脂肪和皮下脂肪组织的棕色化形态；
图8为注射胰岛素后小鼠的血糖变化；
图9为注射葡萄糖后小鼠的血糖变化；
图10为小鼠的氧气代谢情况；
图11为小鼠的二氧化碳代谢情况。
具体实施方式
本发明提供了可降解镁基金属丝材在制备溶脂材料中的应用，所述可降解镁基金属丝材的化学组成包括：
Zn 0～6wt％，优选为1～5wt％，更优选为2～4wt％；
不可避免的杂质0～0.05wt％；
Mg余量；
所述可降解镁基金属丝材的制备方法，包括以下步骤：
对镁基金属铸锭依次进行热处理、多次挤压和连续拉拔，得到可降解镁基金属丝材；所述热处理的温度为300～400℃。
在本发明中，所述溶脂材料优选为植入式溶脂材料。
在本发明中，所述可降解镁基金属丝材的纯度优选≥99.95％，更优选≥99.98％。
在本发明中，所述可降解镁基金属丝材的直径优选为0.1～0.5mm，更优选为0.2～0.4mm。
在本发明中，所述可降解镁基金属丝材的制备方法，包括以下步骤：
对镁基金属铸锭依次进行热处理、多次挤压和连续拉拔，得到可降解镁基金属丝材。
在本发明中，所述热处理的温度为300～400℃，更优选为320～380℃，进一步优选为350℃；保温时间优选为1～12h，更优选为2～10h，进一步优选为4～8h。在本发明中，所述热处理的保温时间依据锌含量的升高而增加。
在本发明中，所述多次挤压为2～4道次挤压，优选为3道次；每道次挤压的挤压速度优选为5～11mm/s，更优选为6～10mm/s。在本发明中，所述多次挤压后镁基金属材料的直径优选为1～1.5mm，更优选为1.2～1.4mm。本发明通过多次挤压，使Ф40mm的镁基金属铸锭挤压到Ф1.0～1.5mm。
本发明通过多次挤压来减小挤压比，可以挤压出尺寸较小且连续镁丝。直接挤压由于挤压比过大，挤压速度不易控，且模具升温过快易制造成挤出的丝断丝且性能前后不均匀。
在本发明中，所述连续拉拔时镁基金属材料经过多个模具，镁基金属材料经过每个模具后的形变量独立优选为5～10％，更优选为6～8％。
在本发明中，所述连续拉拔的温度优选为室温～400℃，更优选为100～300℃。在本发明中，所述连续拉拔温度随着锌含量的增加而升高。
所述连续拉拔后，本发明优选对所得可降解镁基金属丝材进行抛光和消毒。在本发明中，所述抛光优选为电解抛光。本发明对所述消毒的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的消毒方式即可。
在本发明中，所述可降解镁基金属丝材优选作为溶脂材料植入至脂肪组织部位。在本发明中，所述可降解镁基金属丝材优选作为溶脂材料植入至脂肪组织部位后，不需要取出。
下面结合实施例对本发明提供的可降解镁基金属丝材在制备溶脂材料中的应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1高纯镁
采用直径为0.3mm、纯度为99.99％的高纯镁丝材作为植入式溶脂材料，具体方法为：温度300℃下挤压将高纯镁棒坯由Ф40挤压到Ф20mm、由Ф20mm挤压到Ф1.0mm，挤压速度为11mm/s，制备出直径1.0mm挤压丝材；将上述挤压丝材在180℃下进行连续热拉拔，使直径从1.0到0.3mm，无需退火。将所得高纯镁丝材电解抛光、消毒，植入小鼠脂肪组织内。
实施例2Mg-2Zn合金
采用直径为0.3mm、纯度为99.95％，锌含量为2wt％的高纯镁锌合金丝材作为植入式溶脂材料，具体方法为：热处理温度350℃，保温时间4h，直接在350℃挤压，将高纯Mg-2Zn合金棒坯由Ф40挤压到Ф20mm、由Ф20挤压到Ф1.2mm，挤压速度为5mm/s，制备出直径1.2mm镁锌合金挤压丝材；将上述挤压丝材在280℃下连续热拉拔，使直径从1.2到0.3mm，无需退火。将所得Mg-2Zn合金丝材电解抛光、消毒，植入小鼠脂肪组织内。
实施例2所得Mg-2Zn合金丝材金相显微镜图片如图1所示。由图1可以看出，采用本发明的制备方法，所得Mg-2Zn合金丝材组织均匀、晶粒细小。
实施例3Mg-6Zn合金
采用直径为0.3mm、纯度为99.95％，锌含量为6wt％的高纯镁锌合金丝材作为植入式溶脂材料，具体方法为：热处理温度400℃，保温时间8h，直接在400℃挤压，将高纯Mg-6Zn合金棒坯由Ф40mm挤压到Ф25mm、从Ф25mm挤压到Ф15mm、Ф15mm挤压到Ф1.0mm，挤压速度为5mm/s，制备出直径1.0mm镁锌合金挤压丝材；将上述挤压丝材在380℃连续热拉拔，使直径从1.0到0.35mm，无需退火。将所得Mg-6Zn合金丝材电解抛光、消毒，植入小鼠脂肪组织内。
对比例1
采用直径为0.3mm、纯度为99.95％，锌含量为4wt％的高纯镁锌合金丝材作为植入式溶脂材料，具体方法为：在200℃挤压，将高纯Mg-4Zn合金棒坯由Ф40mm挤压到Ф25mm、从Ф25mm挤压到Ф15mm、Ф15mm挤压到Ф1.0mm，挤压速度为5mm/s，制备出直径1.0mm镁锌合金挤压丝材；将上述挤压丝材在300℃连续热拉拔，使直径从1.0到0.35mm，无需退火。将所得Mg-4Zn合金丝材电解抛光、消毒，植入小鼠脂肪组织内，所得Mg-4Zn合金丝材金相显微镜图片如图2所示。可以看出，该材料晶粒粗大，植入过程中降解性能不足，有局部氢气聚集。
对比例2
采用直径为0.3mm、纯度为99.95％，锌含量为8wt％的高纯镁锌合金丝材作为植入式溶脂材料，具体方法为：热处理温度400℃，保温时间12h，直接在400℃挤压，将高纯Mg-8Zn合金棒坯由Ф40mm挤压到Ф25mm、从Ф25mm挤压到Ф15mm、Ф15mm挤压到Ф1.0mm，挤压速度为5mm/s，制备出直径1.0mm镁锌合金挤压丝材；将上述挤压丝材在380℃连续热拉拔，使直径从1.0到0.35mm，无需退火。将所得Mg-8Zn合金丝材电解抛光、消毒，植入小鼠脂肪组织内。所得Mg-8Zn合金丝材透射电镜图HAADF-STEM像如图3所示。可以看出，该材料产生大量的析出相(白色颗粒物)，植入过程中降解性能较差，有局部氢气聚集。
性能测试
实施例2所得Mg-2Zn合金丝材植入鼠脂肪组织1h后，透射电镜明场像下的微观组织截面图如图4所示，由图4可以看出，上表面白线内存在降解产物形成的保护层。
实施例3所得Mg-6Zn合金丝材植入鼠脂肪组织1h后，透射电镜明场像下的微观组织截面图如图5所示，由图5可以看出，上表面白线内存在降解产物形成的保护层。
实施例1～3的丝材和纯度为99.9％的Ti金属丝材对照样植入小鼠体内27天内小鼠体重的变化百分比如图6所示。由图6可以看出，本发明可降解镁基金属丝材作为溶脂材料时，能够有效促进小鼠体重减少。
实施例3所得Mg-6Zn合金丝材与Ti金属丝材肝脏脂肪和皮下脂肪组织的棕色化形态如图7所示。由图7可以看出，本发明可降解镁基金属丝材作为溶脂材料时可以有效促进脂肪细胞棕色化。
实施例1～3的丝材和Ti金属丝材对照样植入小鼠体内后，向小鼠体内注射0.5U/kg胰岛素，注射胰岛素后小鼠的血糖变化如图8所示。由图8可以看出，本发明本发明可降解镁基金属丝材作为溶脂材料时可以降低小鼠血糖胰岛素耐受性。
实施例1～3的丝材和Ti金属丝材对照样植入小鼠体内后，向小鼠体内注射2g/kg葡萄糖，注射葡萄糖后小鼠的血糖变化如图9所示。由图9可以看出，本发明本发明可降解镁基金属丝材作为溶脂材料时可以提升小鼠葡萄糖耐受性。
实施例1～3的丝材和Ti金属丝材对照样植入小鼠体内后，代谢笼测试的小鼠的氧气代谢情况如图10所示，代谢笼测试的二氧化碳代谢情况如图11所示。由图10、11可以看出，本发明本发明可降解镁基金属丝材作为溶脂材料时可以提升小鼠呼吸代谢能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.可降解镁基金属丝材在制备溶脂材料中的应用，所述可降解镁基金属丝材的化学组成包括：
Zn 0～6wt％；
不可避免的杂质0～0.05wt％；
Mg余量；
所述可降解镁基金属丝材的制备方法，包括以下步骤：
对镁基金属铸锭依次进行热处理、多次挤压和连续拉拔，得到可降解镁基金属丝材；所述热处理的温度为300～400℃；
所述多次挤压为2～4道次挤压；每道次挤压的挤压速度为5～11mm/s；
所述可降解镁基金属丝材的直径为0.3～0.5mm。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述热处理的保温时间为1～12h。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述多次挤压后镁基金属材料的直径为1～1.5mm。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述连续拉拔的温度为室温～400℃。
5.根据权利要求1或4所述的应用，其特征在于，所述连续拉拔时镁基金属材料经过多个模具，镁基金属材料经过每个模具后的形变量独立为5～10％。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，还包括对连续拉拔后所得的镁基金属丝材进行抛光和消毒。
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