CN116685363A - 包括镁合金的植入物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种包括镁合金的植入物，所述镁合金包括在0.3–2wt％范围内的Ca，在0.5–6wt％范围内的Zn，在50–100ppm范围内的Fe，以及在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质。本申请还提供了一种用于制备植入物的方法，所述方法包括提供具有的平均晶粒度为40μm或更小以及包括在0.3–2wt％范围内的Ca，在0.5–6wt％范围内的Zn，在50–100ppm范围内的Fe，以及在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质的可生物降解的镁合金，以及将所述可生物降解的的镁合金形成为所述植入物。

Description

包括镁合金的植入物及其制备方法

技术领域

本申请涉及包括镁合金的植入物及其制备方法。更特别地，本申请涉及包括钙、锌、铁和锆的镁合金。

背景技术

镁及其合金用于安装体内的医疗装置中，诸如植入物等。这样的镁材料可以包含额外的化合物，诸如其他金属、稀土金属和其他化合物。这些化合物中的一些在这样的材料中是不需要的且可以认为是杂质。

大多数目前使用的镁合金包含稀土金属，诸如钇(Y)、钆(Gd)和钕(Nd)，并且在欧洲可商购的植入物也都是这种情况。将稀土金属添加到合金中以强化它，使它更易延展并改善它的腐蚀行为。然而，在矫形植入物中使用稀土金属被证明是非常成问题的。它们并不是天然存在于人体内。身体没有适当的方法来除去它们，所以它们往往在体内停留很长一段时间或甚至是无限期的。这样的化合物的一个实例是钆，其近来与疾患诸如肾源性系统性纤维化相关。

镁也可以包含被认为是杂质的其他化合物。通常已知的用于医疗目的的无稀土金属的镁合金的杂质限值是：Fe<30ppm，Cu<20ppm，Ni<5ppm，Mn<200ppm，以及Si<200ppm，而这些杂质的总量应低于400ppm。镁易于腐蚀，腐蚀通过与杂质的电耦合而加速。尤其是作为杂质的铁引起镁材料的局部腐蚀，称为点蚀，且因此是不希望的，尤其是在医疗产品和材料中。

铁通常已经存在于用于制备镁合金的原材料中。此外，铁从用于加工合金的钢工具中释放，尤其是当钠存在时。

然而，制备这样的包含较少或不含这些不需要的化合物的材料或产品是具有挑战性且费力的，因为工艺需要大量的纯化步骤，诸如通过蒸馏，以除去杂质，尤其是铁。这使得工艺慢、复杂且昂贵。只能制备有限形式的产品。因此，需要简化包含镁的医疗材料和产品的生产工艺，并获得各种较便宜的材料和产品。

发明内容

本发明克服了现有技术的缺点。可以获得表现出高机械强度和低腐蚀速率的无稀土金属的镁合金。可以将某些杂质或另外不需要的化合物的量保持在非常低的水平。铁的存在不像在常规产品中那样表现出如此有害的性能，而是增强了合金的性能。

在本发明中，发现镁合金可以用简单的方法制备，该方法不旨在除去合金中存在的所有铁。令人惊讶地发现，当在合金制备期间提供锆和/或一种或多种锆化合物作为加工助剂时，合金混合物中存在的铁可以以防止材料腐蚀的这样的方式被稳定化。不需要涉及费力或复杂的纯化步骤(诸如蒸馏)以除去铁并得到高纯度的合金。因此，可获得简单且经济的合金制备方法，并且合金本身的价格可以保持在显著较低的水平。该方法提供了超过整个生产链的优点。所获得的稳定且无腐蚀的镁合金可用于医疗应用中，诸如用于植入物等中，没有由于另外的过快、不可控制且不可预测的腐蚀速率和点蚀而导致的不利影响，该腐蚀速率和点蚀在材料中产生腔并且尤其在具有特定结构(诸如薄零件)的植入物中是成问题的，并且其中稳定性和/或受控且可预测的可生物降解性是期望的。

此外，发现镁合金中的钙、锌和锆以及优选痕量的铁增强了合金的机械性能，因此在这样的合金中不需要包括常规的稀土金属。合金中所存在的锆和铁的组合对材料的机械性能和腐蚀性能以及由该材料制备的植入物没有负面影响。

尤其是发现由镁合金制备的植入物展示出非常低的细胞毒性，并且恰恰相反，增强了与该材料接触的细胞的生存力。

本申请提供了一种包括由以下组成的可生物降解的镁合金的植入物：镁和

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质，其中所述镁合金具有40μm或更小的平均晶粒度。

本申请还提供了一种用于制备植入物的方法，所述方法包括

-提供可生物降解的镁合金物体，所述物体由以下组成：镁和

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质，以及

具有的平均晶粒度为40μm或更小，以及

-将所述可生物降解的镁合金物体形成为所述植入物。

主要实施方式在独立权利要求中表征。各种实施方式在从属权利要求中公开。除非另有明确说明，否则权利要求和说明书中所述的实施方式和实例可相互自由组合。权利要求中没有要求保护的实例可以是对于理解本发明有用的实例。

可以通过分析铁和锆的含量，并且优选其比率以及镁合金的晶粒度来确定所获得的组成。

当不需要无铁制造装置和接触表面时，本方法提供了医疗用途的镁合金的经济的制造。这在制造不同类型的植入物时尤其有用。

这样的Mg-Zn-Ca合金组合物已经在临床前和临床试验中经证实是生物相容性的。所有的合金组分都是生物相容性的，并且基本上没有稀土元素/金属。优选地，镁合金和/或植入物不包含稀土元素/金属，诸如钇(Y)、钆(Gd)和/或钕(Nd)，这可以意指其含量低于检测水平。

植入物可以用标准技术制备，诸如通过挤出，但是也可以应用各种其他技术和方法。借助于锆，镁合金的加工更容易。不需要蒸馏来除去杂质，诸如铁、镍或铜。作为原材料的镁合金能够使用多种不同的制备方法，范围从金属件的常规机械加工方法到注射成型和增材制造方法。可以根据所需的最终产品和最终用途选择合适的制备方法和装置。因此，也可以由起始材料获得各种不同种类的植入物。

附图说明

图1示出了在十二周期间，纯镁合金(下部图)和包括69ppm的Fe和228ppm的Zr的合金(上部图)的体外质量损失比较(腐蚀速度)

图2示出了热处理对MgCaZnFeZr-合金的机械性能的影响

图3示出了晶粒度对MgCaZnFeZr-合金的机械性能的影响(在160℃下热处理2h)

图4示出了由镁合金制造的矫形螺钉的三个实例(A–C)

具体实施方式

在本说明书中，如果提供了任何数值范围，则范围也包括上限值和下限值。作为一种选项，开放式术语“包括”也包括封闭式术语“由……组成”。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。

在本说明书中，除上下文另有要求，否则词语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”和“包括(comprising)”分别意指“包括(include)”、“包括(includes)”和“包括(including)”。也就是说，当本发明被描述或定义为包括特定特征时，同一发明的各种实施方式也可以包括额外特征。

除非另有明确说明，短语“按重量计百分比”、“按重量计”、“％(w/w)”和“wt％”旨在定义为总的所表达组合物的按重量计百分比。此外，如本文所用，术语“重量百分比”和“按重量计百分比”可以互换使用，并且意指表示基于总的所表达组合物的重量百分比(或按重量计百分比)。

术语“可生物降解的”是指当与生物和/或自然环境接触时，将完全或部分降解和/或分解的材料。降解可以由生物和/或自然环境引起或加速，并且它可以通过选择合适的材料组成和性能来控制。生物环境可以是指身体，诸如用本发明植入物可植入的身体部分，例如骨、软骨和/或相关组织或其他身体部分。

术语“可生物再吸收的”是指材料诸如金属或其合金、聚合物、玻璃和/或陶瓷，其与自然环境诸如生物组织和/或生理液接触，在放置后将降解、再吸收和/或吸收到环境中，同时保持其机械性能一定的时间段。更特别地，例如，在金属或其合金、玻璃和/或陶瓷的上下文中，“可生物再吸收的”可以是指在体内安全降解的这样的材料。

术语“可生物再吸收的”、“可生物降解的”、“可生物溶解的”、“可生物吸收的”、“可生物腐蚀的”和“可生物溶蚀的”，有或者没有前缀“生物”，经常互换使用，并且这些术语至少可以重叠。如果适用，这些术语在本文中也可以互换使用。然而，术语“可生物降解的”旨在涵盖所有其他术语，因为它并未指明降解的类型或在生物环境中降解产物将会发生什么。“可生物降解的”可以是指在体内可生物降解的和/或与(生物)组织和/或身体组织接触可生物降解的。

术语“可生物再吸收的玻璃纤维”、“可生物再吸收的纤维”、“生物玻璃纤维”、“受控寿命玻璃纤维”、“可变玻璃纤维”、“玻璃纤维”和“纤维”在本文中可以互换使用。

术语可分解性在这里可以定义为(生物学)分解(有机物)或(有机物的……)以物理和化学地分解；(化学)分解或导致分解成更简单的化合物或分裂或分离成组成部分。可降解性可以是指易分解或分解的状态或品质。

在此和此后,“任选的”或“任选地”表示随后描述的事件或情况可以但不需要发生，以及该描述包括事件或情况发生的实例和它不发生的实例。“包括(comprises)”或“包括(comprising)”表示随后描述的集合可以但不需要包括其他元素。

本申请提供了一种包括镁合金的医疗装置，诸如植入物。医疗装置中的镁合金可以以原样存在和/或它可以与一种或多种另外材料一起作为复合材料存在。

植入物可以是任何合适的医疗装置，其被设计、布置和/或旨在完全或部分地插入到活组织中，诸如插入到身体中，例如插入到骨中。该植入物可用于骨至骨、软组织至骨、软组织到骨和/或软组织至软组织固定。该植入物与活组织是生物相容性的。植入物或至少其中的镁合金可以是可生物降解的，诸如完全可生物降解的。植入物可以呈矫形植入物形式或可以以矫形植入物的形式提供，例如骨植入物。除了包括本文公开的镁合金或由其组成的部分之外，植入物还可以包含或不包含其他部分。一个或多个任选的其他部分可以是或可以不是可生物降解的。本发明的镁合金和由该镁合金形成的物体的性能尤其适用于矫形植入物，这有益于增强材料的机械和化学性能，诸如弯曲和剪切强度、弹性、受控和可预测的可生物降解性以及本文公开的其他性能。

镁被认为是生物相容性的、可生物降解的、可生物再吸收的和无毒的，并且已经示出增加骨形成的速率(即是骨诱导的)，因为镁也是构成大部分骨矿物质的生物磷灰石的形成中的重要离子，新骨生成的关键部分。因此，可以将镁归类为生物活性材料。还已知镁对骨脆性和强度具有积极影响。

生物相容性的医疗装置和材料的一个问题是杂质的含量，这通常使得这样的材料的生产费力并且因此昂贵。在镁的情况下，一个问题是原材料中铁的量，这对镁基材料(诸如镁合金)的腐蚀有不利影响。这样的问题在医疗装置诸如植入物中尤其明显，医疗装置具有特定的结构并且旨在在苛刻环境中的特定用途中。这样的装置的制备可包括特定的挑战。

令人惊讶地发现，当铁含量为50-100ppm时，当锆和/或锆化合物参与制造中的纯化步骤时，腐蚀速率不受影响，并且然后不需要蒸馏来除去铁以获得高纯度合金，蒸馏在医学用途中通常是需要的以避免由于另外的过快的腐蚀速率而导致的不良事件。当不需要无铁制造装置和接触表面时，例如在涉及塑性变形和/或最终产品的形成的工艺步骤中，这产生了医疗用途的镁合金的经济制造。Mg-Zn-Ca组合物已经在临床前和临床试验中经证实是生物相容性的。

镁合金包括钾、锌、铁和锆化合物。镁合金可以包括

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100-900ppm范围内的Zr。

在一种实施方式中，镁合金包括

-在0.4-0.7wt％范围内的Ca，

-在0.5-0.7wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100-900ppm范围内的Zr。

在一种实施方式中，Ca:(Zn-0.2)的重量百分比的比率大于0.1。

在一种实施方式中，Fe与Zr的重量百分比的比率在1:1至1:20的范围内，诸如1:1至1:10。Zr在Mg合金中影响两种方式。它被用作“净化剂”以在铸造工艺中去除多余的Fe。它还留在合金中，将剩余的铁结合到自身中，这防止铁引起的加速腐蚀。后者决定了Zr必须至少与Fe一样多。另一方面，Zr含量高于1:20比率不会带来任何益处，并且Zr开始形成有害的沉淀物。

镁合金优选包括在400-1000ppm范围内的总杂质，杂质包括Fe和Zr。其他杂质可包括一种或多种任何其他化合物，如本文所述，诸如Mn、Cu、Ni、Al、Pb、Cd和稀土元素中的一种或多种。在一种实施方式中，镁合金所包括的Mn、Cu、Ni、Al、Pb、Cd和稀土元素的总杂质(即，总量)低于检测水平，其低于1000ppm，诸如低于800ppm、低于600ppm、低于400ppm、低于200ppm或甚至低于100ppm。

用于制备本文公开的植入物的工艺可以包括

-提供镁合金混合物，

-提供Zr化合物，

-向镁合金混合物中添加Zr化合物，

-允许Zr化合物与熔体中的Fe反应以形成络合物，

-允许络合物沉降，以及

-将所沉降的部分从混合物中分离。通过使用任何合适的方法或工艺，剩余部分可以形成为植入物，或者形成为用于制备植入物的中间产品。

最初所提供的镁合金混合物可以已经包括铁和/或铁可在工艺中(例如从设备中)积累于合金中。

混合物中存在的锆和/或一种或多种锆化合物在所形成的熔体中使铁沉淀。如本文所用，“锆化合物”、“Zr化合物”和/或“Zr”可以是指锆或可用于本发明方法和材料的任何合适的锆化合物。该方法包括将混合物加热至足够高的温度以获得熔体。将温度和熔体保持所需的时间段以允许络合物优选地在反应混合物的底部(例如在炉中)形成并沉降(沉淀)，并且还优选地使轻杂质上升至混合物的表面。除去包括经沉降的络合物的混合物的部分，并且还优选地除去包括在混合物的上部的表面上的轻杂质的混合物的部分。混合物的剩余部分具有降低量的杂质，并且它可以用作用于制备植入物或用于制备植入物的中间物体的原材料。

沉降是指使络合物沉淀或沉积至反应混合物的底部或下部。然后可以通过使用合适的装置和/或一种或多种方法来分离在底部或下部处的部分。分离可以包括或是指除去包含经沉降的部分或络合物的混合物的部分。在该部分经分离或去除后，混合物或组合物仍然包含比原来少得多的铁和锆。然而，痕量的两者都留在混合物或组合物中并且可以被检测到，从而指示产生方法。剩余的铁和锆以这样的量和以这样的形式存在，使得它们不表现出引起腐蚀的常规不利影响，并且它们不以其他方式干预所获得的镁合金或包括其的产品的预期医疗用途或加工性、储存性或其他性能。混合物的剩余部分，即经加工的镁合金，其是大部分铁被纯化的，但仍可以包含一定量的铁和锆。更特别地，这种经加工的镁合金可以包括在50–100ppm范围内的Fe以及在100–900ppm范围内的Zr。经加工的镁合金可以包括

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质。

经加工的镁合金可以例如通过使用本文公开的方法或工艺(例如塑性变形)形成为物体，该物体可以是长型物体。本文讨论的可生物降解的镁合金物体可以是指包括可生物降解的镁合金或由其组成的物体。可以获得植入物或用于植入物的坯料，该胚料是中间产品。经加工的镁合金也可以形成为具有另一种形状(诸如板或片材)的物体，或者该长型物体可以进一步被加工成不同的形式。用于制备本文公开的植入物的方法包括

-提供镁合金，该镁合金包括

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质，优选地作为本文所公开的物体，以及使镁合金形成为植入物。

镁合金的供应商，可以将其认为是第一操作者，可以执行工艺的第一部分，其中，将锆-铁络合物从初始镁合金中分离，并且从而获得经加工的镁合金(剩余部分)，从中将大部分的锆-铁络合物去除。然后，将经加工的镁合金回收并例如作为中间物体提供给医疗装置制造，该中间物体可以是本文所讨论的长型物体或其他适用物体。可以将经加工的镁合金或包括其的物体或产品包装并运输到植入物制造商或其他适用的产品制造商，这些制造商可以利用并进一步加工该材料。经加工的镁合金呈容许材料的长期储存、处理和运输的这样的形式，因此可以由该材料制备具有良好品质的产品。该制造商可以是另一位(第二)操作者，其可以执行对经加工的镁合金和/或物体的加工。

然而，镁合金可以包括不均匀的初始晶粒结构，其包括在凝固的方向上生长的大柱状晶粒。这样的材料可以是脆性的，具有弱的晶界，并且可以包含缺陷诸如缩孔、由气体引起的孔隙率和外来材料诸如金属氧化物。可以将这样的材料形成或变形为更均匀的结构，表现出更高的韧度、强度、延展性以及抗振动和冲击性。此外，这样的变形的形式表现出更好的为植入物的成形性。在这样的工艺中，镁合金形成为具有特定晶粒度的物体。

本方法可以包括加热镁合金，可以将其称为第一热处理或形成或变形处理。该工艺优选地包括使镁合金变形。在足够高的温度下进行加热，以获得塑性变形形式和/或晶粒细化，温度可以至少为200℃，或可以至少为250℃，诸如200–400℃或更高。镁合金可以被加热高于镁合金的再结晶温度，以便能够在合适的工序中使其塑性变形。然后，经加热的镁合金经过一个或多个工序，该工序可以用一种或多种合适的方法和一个或多个装置进行，诸如通过挤出、轧制、拉延和/或锻造，这可以被称为塑性变形操作、工艺或步骤。该工艺也可以表征为晶粒细化操作、工艺或步骤。该工艺可以是或包括冷拉或冷变形工艺。在这样的工艺中，获得并可以控制材料的特定晶粒度。该步骤可以由第一操作者(诸如镁合金的制造商和/或供应商)执行，或者它可以由第二操作者(诸如植入物制造商)执行。工艺链还可以包括更多的操作者，每个操作者可以执行本文所讨论的工艺步骤中的一个或多个。

经挤出的棒材可具有差的直径公差、直线度、圆度和表面品质。因此，由经挤出的棒材加工植入物可具有挑战性，非常耗时，并且有时需要额外的加工步骤，并且仍然废料百分比仍然非常高。尤其是套管插入钻探(cannulation drilling)具有挑战性；要么钻头断裂，要么套管插入没有保持居中。冷拉工艺可以克服这些问题。在一种实例中，Mg-合金棒材被拉延通过模具，该模具比Mg合金棒材略小。此工艺重复数次，直到直径、直线度、圆度和表面品质处于优选的水平。在每一个工艺步骤中，模具都比前一个略小。利用这样的方法，可以制备具有高品质的长型物体。

这样的处理对所获得的镁合金的机械性能有显著影响，这在需要承载性能的应用和具有特定结构的植入物中是尤其期望的。热处理和变形至少基本上不一定改变合金的形状或化学组成，但而是它改变其微观结构，发现这在植入物应用中是尤其有利的。此工艺可以是塑性变形工艺。在塑性变形加工中，镁合金的位错密度增加，并获得晶粒细化效果。由于对位错运动的抗性，这产生改善的强度。材料的性能，诸如晶粒度对比伸长率，可以通过选择合适的加工程度(诸如挤出比)来调整，使得最终植入物的性能已经能够在工艺的此点处得到控制。可以制备被设计用于植入物生产的中间产品。此工艺以及其他额外工艺步骤(诸如第二热处理步骤)能够控制晶粒度和对植入物用途的材料的适合性有影响的其他性能，诸如无菌度和生物相容性。与未处理的材料或植入物相比，可以获得增加的无菌度和/或生物相容性。镁合金和/或植入物的生物相容性，包括例如细胞毒性，可以通过ISO10993来确定。

在塑性变形工艺中，获得特定晶粒度的合金，其中经变形的镁合金具有的平均晶粒度为40μm或更小。因此，该方法可以包括将经加热的镁合金(塑性)(变)形成或晶粒细化为具有的平均晶粒度为40μm或更小的物体，诸如长型物体。长型物体可以是指已经以至少在一个方向上材料的长度增加的这样的方式变形的任何物体。长型物体可以是杆、管，但是也可以是板、片材、纤维、长丝、线材或类似物体，具有杆状形式、管状形式、板状形式、片材状形式、纤维、长丝或线材状形式或其他类似或适用的形式。

在一种实例中，通过使用合适的挤出机进行加工，使得形成长型物体。在一种实例中，通过轧制，更特别地通过热轧制来进行加工。

在一种实施方式中，镁合金具有40μm或更小的平均晶粒度。(塑性)变形处理和/或晶粒细化工艺，以及任选的第二热处理，能够获得40μm或更小、或30μm或更小、或甚至20μm或更小的小平均晶粒度，这被认为是所获得的镁合金的高品质的指示以及指示其生产工艺的特征。与未处理的镁合金相比，发现、这样的具有的平均晶粒度为40μm或更小的镁合金提供了增强的弯曲强度、剪切强度和弹性模量，而尤其是平均晶粒度为20μm或更小的镁合金，提供了甚至更好的弯曲强度剪切强度和弹性模量，如图3所示。平均晶粒度可以在1–40μm，诸如5–40μm、10–40μmm、1–30μm、5–30μm或1–20μm或5–20μm的范围内。晶粒度是指晶粒的最小直径。在测试中，发现，理想地，晶粒度应为20μm或更小，但具有的晶粒度为40μm的镁合金已经对于大多数应用是有用的。较小的晶粒度与可预测的腐蚀速率相关，因此尤其是对于可生物降解的植入物用途，期望获得40μm或更小的晶粒度，如本文所公开的。晶粒度可以表示为平均晶粒度或数均晶粒度。晶粒度可以用显微镜确定，例如通过使用光学显微镜或电子显微镜(诸如扫描电子显微镜(SEM))。

一种实施方式提供了一种包括由以下组成的可生物降解的镁合金的植入物：镁和

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质，任选地，其中Mn、Cu、Ni、Al、Pb、Cd和稀土元素的总杂质低于1000ppm，

其中所述镁合金具有40μm或更小的平均晶粒度。

光学显微镜可以用任何合适的方法进行。待研究的样品可以进行预处理，诸如，例如通过使用以下蚀刻方法进行蚀刻。制备两种蚀刻溶液。蚀刻溶液1包括100ml的乙醇和5.6g的苦味酸。蚀刻溶液2包括5ml的乙酸和5ml的去离子水。通过组合40ml的溶液1和10ml的溶液2来制备最终蚀刻溶液。样品用氧化物抛光悬浮液(+氨)抛光，清洁并且然后浸入蚀刻溶液中约5-10秒。将样品用异丙醇清洁并干燥。这蚀刻了晶界，并且利用偏振光可以容易地区分晶粒。平均晶粒度可以从显微图像中确定。

所获得的(长型)镁合金物体可以形成为所需的形状，尤其是形成为植入物或任何其他适用的医疗装置，或者形成为不同的形式。

镁合金，诸如由镁合金获得的物体，可以以任何合适的形式提供和/或加工成这样的形式，诸如实心片、碎屑、粉末、颗粒、线材等，或形成为这样的形式。

本申请提供了一种用于制备植入物的方法，该方法包括

-提供可生物降解的镁合金，诸如呈物体的形式，例如本文所讨论的长型物体，具有的平均晶粒度为40μm或更小，并且包括

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质，以及

-将可生物降解的镁合金形成为植入物。可生物降解的镁合金，其是经加工的镁合金，可由本文公开的制备方法获得。

一种实例提供了一种用于制备医疗装置(诸如植入物)的方法，该方法包括

-提供可生物降解的镁合金，例如作为物体，优选长型物体，该镁合金包括

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质，以及

-将镁合金或物体形成为医疗装置，诸如植入物。优选地，可生物降解的镁合金具有40μm或更小的平均晶粒度。

一种实施方式提供了：提供可生物降解的镁合金，以及将镁合金加热至高于镁合金的再结晶温度，诸如至至少200℃的温度，例如至在200–400℃范围内、在200–300℃范围内或在250–400℃范围内的温度，以及

-将所加热的镁合金形成为具有的平均晶粒度为40μm或更小的所述物体，优选用塑性变形和/或晶粒细化工艺。如前所讨论的，可以对初始镁合金执行此工艺，以获得镁合金的所需的晶粒尺寸、塑性变形和/或晶粒细化。此工艺可以在包装、储存和/或运输材料之前执行，使得获得容许处理、包装、储存和/或运输的物体，这可以例如由镁合金制造商或供应商执行，其可以是例如生产链中的第一或第二操作者。因此，这样的操作者可以制备具有良好品质并且例如高尺寸精度的中间产品。中间产品可以以在处理、包装、储存和/或运输期间不损坏或降解的这样的形式提供给另一个操作者，并且该中间产品可以例如通过使用本文公开的任何方法容易地进一步加工，并且可以获得具有良好品质的植入物。例如，中间产品可以是长型产品，诸如杆或管，其具有高尺寸精度和所需的精确度。

一种实施方式提供了一种用于制备植入物的方法，该方法包括

-提供可生物降解的镁合金，该镁合金包括

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质，

-将所述镁合金加热至高于所述镁合金的再结晶温度，诸如至至少200℃的温度，例如至250-400℃,

-将经加热的镁合金形成为具有的平均晶粒度为40μm或更小的物体，以及

-将物体形成为植入物。

本申请公开了所述镁合金用于制备植入物的用途或包括所述镁合金的物体用于制备植入物的用途，诸如用本文公开的方法制备本文公开的植入物。

该方法可以包括在植入物形成步骤之前或者之后通过将Mg合金保持在160-200℃，优选160-180℃，持续30-120分钟的额外(第二)热处理。该第二热处理对材料的晶粒度以及材料以及由该材料获得的植入物的机械性能有影响。如图2所示，在160–180℃范围内的热处理提供了尤其增加的弯曲强度、剪切强度和弹性模量。该热处理是与在塑性变形/晶粒细化步骤中所执行的热处理分开的，并且在塑性变形/晶粒细化之后执行。

一个或多个第一和/或第二热处理可提供镁合金的合适的干热灭菌，这可以是植入物的医疗用途所需要的。然而，与第一热处理相比，第二热处理可以在不同的位置和/或由不同的操作者执行，并且可以特别地执行第二热处理以获得干热灭菌效果。干热灭菌可以通过使用任何合适的加热装置或手段执行，诸如特定的干热装置。这可以例如由植入物制造商来执行。

在一种实施方式中，该方法包括在将可生物降解的镁合金形成为植入物之前和/或之后在160-180℃下加热可生物降解的镁合金(其可以呈物体的形式)至少30分钟，诸如30-180分钟，例如30-120分钟。在一种实施方式中，该方法包括在160-180℃下加热植入物至少30分钟，诸如30-180分钟，例如30-120分钟。

通过使用一种或多种合适的形成或加工方法和/或装置，将所提供的镁合金或物体形成为植入物。根据所需的最终产品和/或最终用途，可以应用不同的方法和装置。将物体形成为植入物可以包括或可以不包括大量的加工。在一些情况下，在先前的工艺步骤之后，物体可以已经呈合适的形式，因此可以只需要清洁、抛光、包装和/或进行其他较小的作用来获得最终产品，其是植入物，优选即用的植入物。

在一种实施方式中，将物体形成为植入物包括用以下中的一种或多种来加工物体：

-机械加工，

-激光加工，

-锻造，

-水射流加工，

-增材制造，诸如包括提供作为粉末、颗粒或线材的所述可生物降解的镁合金，以及

-注射成型，

以形成所述植入物。

本公开提供了用本文公开的任何方法所获得的植入物。

加工可以包括一个或多个加工步骤，这些步骤将物体的形状朝着植入物的形状改变，即获得最终产品或其一部分的所需形状。代替植入物，该方法可用于生产另一种适用的医疗装置，或其他装置或物体，或其一部分。

机械加工可以包括用一个或多个加工装置来加工物体，这些加工装置从物体上去除材料和/或改变物体的形状，例如使物体弯曲。加工装置可以包括一个或多个机械工具，例如用于在物体上形成一个或多个螺纹、凹槽或类似形状的工具，和/或其他装置，诸如压制装置。

激光加工，诸如激光束加工，包括用激光能量来加工物体。激光可以由一个或多个激光源提供，诸如气体激光器、固体激光器或准分子激光器(excimer)。

锻造是指通过一个或几个加工步骤加工呈固体形式的物体，并且它可以包括不同类型的成型、成形和/或制造步骤，诸如压力压缩成型和/或型材或片材挤出。锻造可以包括加热和用一个或多个工具和/或机器进行加工。获得锻造的物品。

增材制造，也称为3D打印，可以包括用增材制造装置加工可生物降解的镁合金。可生物降解的镁合金可以形成为适合作为用于增材制造的原材料或起始材料的所需形式，诸如粉末、碎屑、颗粒或线材形式。这种形式具有本文公开的可生物降解的镁合金的组成，但是它已经被加工成与增材制造装置相容的形式。因此，该方法可包括以合适形式(诸如粉末、碎屑、颗粒或线材形式)提供镁合金。当适用时，这样的形式也可用于其他制造方法。

可以使用适用于加工金属的增材制造装置。ISO/ASTM52900-15定义了在其含义内七类增材制造工艺：粘结剂喷射、定向能量沉积、材料挤出、材料喷射、粉末床熔融、片材层压和大桶光聚合(vat photopolymerization)。通常，增材制造方法包括逐层地形成物体，即使材料沉积以增加一层并重复这一过程。

该方法可以包括提供待制造的物体的计算机存储的3D模型。然后，该3D模型用于控制增材制造装置，以根据3D模型创建物体。

在某些方法中，将材料熔融或软化以产生层。一种实例是熔丝制造，也称为熔融沉积成型(FDM)，其中通过挤出材料的小珠(颗粒)或流来生产物体，这些材料的小珠(颗粒)或流立即硬化以形成层。将金属线材长丝进料到挤出喷嘴头(3D打印机挤出机)，其加热材料并打开和关闭流动。FDM在可以制造的形状的变化上有所受限。另一种技术是将层的一部分熔融，并且然后在工作区向上移动，添加另一层的颗粒，并重复这一过程，直到部件建立起来。此工艺使用未熔融的介质来支撑正在生产的零件中的突出部分和薄壁，这减少了对该部件的临时辅助支撑的需要。

用于由本发明镁合金制造物体的合适方法的实例包括粉末床熔融方法，其包括几种工艺，诸如DMLS、SLS、SLM、MJF和EBM。粉末床熔融工艺可用于一系列材料，并且其灵活性允许几何形状复杂的结构。起始材料可以作为粉末提供。一种实例是直接金属激光烧结(DMLS)。另一种实例是激光选区烧结(SLS)。另一种实例，激光选区熔化(SLM)不使用烧结来熔融粉末颗粒，而是使用高能激光来完全熔化粉末，以逐层方法产生完全致密的材料，该材料具有类似于常规制造金属的机械性能的机械性能。电子束熔化(EBM)是一种类似的增材制造技术类型。EBM通过在高真空中用电子束逐层熔化金属粉末来制造零件。在层压物体制造中，薄层被切割成形并连接在一起。

合适方法的另一种实例是粉末进料的定向能量沉积，使用高功率激光来熔化供应给激光束焦点的金属粉末。粉末进料的定向能量工艺类似于激光选区烧结，但金属粉末仅在材料被添加到零件的时候施加。

增材制造能够制备用常规技术可能无法制备的复杂或具有挑战性的物体。例如，物体的内部部分可以包含特定结构，这些结构不能通过例如成型来形成。可以获得轻且包含特定结构的物体，这在特定用途中可能是需要的，诸如在特定植入物中。还可以制备个性化的物体，例如，例如根据个体的性能，为个体设计的医疗装置，诸如植入物。例如，可以设计和制备骨植入物来治疗特定的骨折或其他病症。这可以包括对患者成像，可能创建需要治疗的身体部分(诸如一个或多个特定骨)的3D模型，创建与需要治疗的身体部分兼容的医疗装置的3D模型，以及通过使用增材制造根据3D模型制备医疗装置。

注射成型可以包括任何合适的注射成型方法。尤其合适的注射成型方法包括触变成型、液态金属成型和金属注射成型，优选通过使用粘结剂。

触变成型，根据开发公司也称为Thixomat或Thixomolding，是一种精密的镁铸造方法。触变成型指的是镁合金的触变性质。当加热至恰到好处的温度-高于一些合金组分的熔点，低于其他组分的熔点，合金变成具有固体和液体部分的浆料。浆料的触变行为使金属成型工艺非常类似于塑料注射成型来起作用。该工艺可以作为单步工艺进行。室温镁合金碎屑通过体积式进料器被进料到经加热的机筒的后端。机筒保持在氩气氛下，以防止镁碎屑氧化。当镁碎屑被加热到半固态温度范围时，位于机筒内的螺旋输送机向前进料镁碎屑。材料可以在机器机筒中逐渐加热至低于合金的液相线约40℃。螺旋旋转提供了必要的剪切力，以生成半固态铸造所需的球状结构。一旦积累了足够的浆料，螺杆向前移动，将浆料注入钢模中。

可以使用最高达590℃的加工温度。与例如常规的压铸相比，触变成型能够获得更高的密度和伸长率、更小的最小壁厚和更好的公差控制。

在液态金属成型中，小批量的镁合金在真空室中熔化，以避免氧污染。将经熔化的合金倒入压铸储筒(shot sleeve)中，在压铸储筒中，活塞将材料推入钢模中。液态金属成型零件从模具中出来为净形，高的精度和完整的物理性能。通常有必要进行二次加工以将零件从横浇道和溢流中取出。

金属注射成型工艺涉及将精细金属粉末与塑料粘结剂结合，这允许使用类似于标准常规塑料注射成型机的设备将金属注射到模具中。在零件成型后并且在粘结剂去除前，该零件被称为‘原型件(green part)’。下一步是用溶剂和/或热工艺去除粘结剂。所得金属零件在足够高的温度下烧结以粘结颗粒但不熔化金属。

物体可以是植入物的一部分，因此植入物可以包括物体或由最初形成的物体获得的另外的物体。植入物也可以由物体或由最初形成的物体获得的物体组成。例如，物体可以经过进一步加工，例如机械地和/或化学地加工。在机械加工中，物体可以经加工以形成一个或多个凹槽、孔、螺纹等形式。在化学加工中，物体可以涂覆有一种或多种涂层、与一种或多种剂或化合物组合、与一种或多种试剂反应，或者其一种或多种组合。物体可以形成或包括在复合产品中。

该形成可以包括将物体形成为植入物。植入物可以是任何合适的植入物，诸如矫形植入物，例如骨植入物。矫形植入物可以呈合适的形式，并且它可以经配制或加工成所需的形式。植入物可以是或包括用于外科肌肉骨骼应用的任何种类的植入物。植入物可包括螺钉、板、销钉(pin)、平头钉或钉(nail)，诸如髓内钉，优选用于固定骨折和/或截骨术以固定骨碎片以愈合；缝合锚钉、平头钉、螺栓、夹钳、夹子、缝钉、网状物、支撑架(scaffold)、笼、克氏针、支架(stent)或其他装置，优选用于骨至骨(bone-to-bone)、软组织至骨(softtissue-to-bone)、软组织到骨(soft tissue-into-bone)和/或软组织至软组织(softtissue-to-soft tissue)固定；诸如用于支撑组织或骨愈合或再生的装置；或颈椎楔或腰椎笼或板或螺钉，优选用于椎体融合和脊柱外科手术中的其他操作。

在一种实施方式中，植入物是螺钉。螺钉可以是创伤螺钉或矫形外科手术螺钉。螺钉可以用于固定断骨或四肢小骨，长骨如股骨、胫骨、腓骨、肱骨、桡骨和尺骨，颅骨、颅颌面骨，脊柱或肋骨篮中的骨的截骨术。螺钉可以完全地或部分地带有螺纹。螺钉可以包括一个或多个螺纹。螺纹可以具有恒定或可变的轮廓，即轮廓高度和其他尺寸可以变化。刻螺纹可以具有恒定或可变的螺距。螺钉可以是完全地带有螺纹，或它可以是部分地带有螺纹(拉力螺钉(lag))。螺钉可以具有头部，或者它可以是无头的，诸如压紧螺钉。螺钉可以是空心的或非空心的。螺钉可用于承重(负载)或非承重应用。在矫形术中，承重应用是指人将重量置于损伤的身体部位。

在一种实施方式中，植入物是板。板可以用于固定断骨或四肢小骨，长骨如股骨、胫骨、腓骨、肱骨、桡骨和尺骨，颅骨、颅颌面骨，脊柱或肋骨篮中的骨的截骨术。板可以用特定的螺钉、平头钉或销钉固定到骨上。板的设计可以是例如直的或弯曲的、L形、X形、H形或任何其他平面几何形状。它可以预先或在外科手术期间例如通过手术钳弯曲成一定半径。

在一种实施方式中，植入物是平头钉。平头钉可用于软组织固定到关节区域如膝、肩、髋、踝、腕或手或脚关节(手指和脚趾)中的骨上的各种应用。软组织可以是例如腱、韧带、关节囊或软骨组织。

在一种实施方式中，植入物是销钉。销钉可用于在承重或非承重应用中固定断骨。销钉表面可以具有纵向或横向凹槽或脊，以便获得更好的固定扭转稳定性、更高的拔出力和更好的液体沿植入物的流动。

在一种实施方式中，植入物是钉(nail)。钉可用于承重或非承重应用中的断骨固定，以及软组织至骨的固定，即腱、韧带、软骨、关节囊。钉表面可以具有纵向或横向凹槽或脊，以便获得更好的固定扭转稳定性、更高的拔出力和更好的液体沿植入物的流动。

在一种实施方式中，植入物是髓内钉。髓内钉，也称为髓内装置、髓内杆或交锁髓内钉(inter-locking nail)，是一种金属杆，其设计成被迫使进入骨的髓腔中，尤其用于治疗身体长骨的骨折。

在一种实施方式中，植入物是克氏针。克氏针，也称为K钢丝或K销钉，是一种锋利、光滑的钢丝或销钉。可以提供不同尺寸的克氏针，并且用于将骨碎片固定在一起(销钉固定)或为骨骼牵引提供锚固。克氏针通常具有0.5至4mm的直径。它可用于在典型非承重的应用中固定断骨，或提供骨骼牵引的锚固。它可以在其最终植入部位直接穿过骨钻孔，并且在手术期间它可以弯曲。在克氏针进入适当深度后，其多余的部分可以用手术钳或锯切断。克氏针尖锐的尖端或者它可具有一个高度恒定或可变的凹槽或螺纹，用于帮助K钢丝在钻孔时穿过骨。克氏针表面可以具有纵向或横向凹槽或脊，以便获得更好的固定扭转稳定性、更高的拔出力和更好的液体沿植入物的流动。

在一种实施方式中，植入物是缝合锚钉。缝合锚钉可用于软组织，如通过一至三根各自具有两个肢状物的缝合线固定到骨上的腱和韧带。缝合锚钉可以是部分或全部带有螺纹的、带倒钩的或可膨胀的螺钉或铆钉类型。它有孔眼，其可以是凹陷的或突出的，硬的或缝合的孔眼。锚钉可以具有前缘，该前缘可以插入预先钻好的孔中或者直接拧入骨中。

在一种实施方式中，植入物是界面螺钉。界面螺钉是一种直接腱-至-骨界面固定装置。它是一种压缩固定装置，它依靠螺纹将移植物啮合并压缩到钻孔中的骨上进行固定。界面螺钉可用于软组织、骨-腱-骨或骨-腱移植物的固定。移植物可以是取自身体不同部位的自体移植物、同种移植物或异种移植物。界面螺钉可以是自攻的或非自攻的。

在一种实施方式中，植入物是网状物或支撑架。网状物或支撑架可以是或包括泡沫或纤维结构。纤维结构可以是织造的、针织的、编织的或随机取向的纤维。它可以是3维的或平片材型的结构。它可用于修复骨组织或骨软骨组织中的缺损。

在一种实施方式中，植入物是楔。楔可用于例如胫骨上端中用于校正不正确的胫骨平台角度，或者在扁平足重建手术中的足部的开放式楔形截骨术。

在一种实施方式中，植入物是脊柱笼(spinal cage)。脊柱笼可用于用作受影响的椎骨之间的空间固持器。它允许骨穿过它生长，最终代替它将两个椎骨融合在一起。笼可以具有实心、网状型、中空或穿孔结构。

植入物可以是长型植入物，具有的长度:直径比率为2或更大，诸如4或更大、5或更大、8或更大、或10或更大。植入物可以是长型的骨固定装置，即矫形植入物。本发明的材料和方法非常适合于制备长型的植入物，并且材料的性能适合于这样的长型的物体。

在一种实施方式中，植入物是矫形植入物，其是具有2或更大的长度:直径比率的长型骨固定装置，并且其可选自螺钉、髓内钉、销钉和克氏针，其中镁合金具有40μm或更小的平均晶粒度。

植入物可以由镁合金组成，特别是当需要植入物作为一个整体在体内将降解时。替代地，植入物可包括由镁合金获得的部分(其可由镁合金组成)，以及另外的一个或多个其他部分(其可以是或可以不是可生物降解的)。

复合材料

在一种实施方式中，植入体呈具有一种或多种可生物降解的聚合物、一种或多种玻璃纤维、生物玻璃和/或一种或多种陶瓷材料诸如羟基磷灰石、磷酸三钙、碳酸钙、硫酸钙的复合材料的形式，和/或掺杂有硅酮、镁等。植入物可以包括复合材料，或者它可以由复合材料组成。

镁合金作为具有增强性能的分开部分提供，诸如杆、板、芯、管或纤维或其他增强形状，诸如本文公开的任何形状或形式。优选地，镁合金作为自立或自支撑的形式或形状提供。镁合金可以首先形成，以及然后与其他材料结合。不包括作为涂层的镁合金。

植入物可以包括或基于包括镁合金的复合材料，该复合材料可以呈复合产品的形式。复合材料可以是任何类型的适用复合材料。用于制造复合材料的工艺可以是连续工艺或分批工艺。复合材料可以是包括超过两种类型的材料的混杂复合材料。

在复合材料中，来自镁合金的主要输入来自刚度和弯曲模量。复合材料的其他组分可以包括例如玻璃，诸如可生物再吸收的玻璃，其可以被包括以调节强度、腐蚀性能和水凝胶气体释放，和/或聚合物，诸如一种或多种类型的聚合物，诸如塑料聚合物。

为了改善最终植入物的降解、增强它们的表面性能或在其中加入生物活性化合物，它们可以用一种方法通过额外的可再吸收的聚合物涂层进行进一步的修饰，该方法可以包括共挤出、浸涂、电喷涂、注射成型、溶液浸渍或聚合物、药物、装置或纺织工业中使用的任何其他已知技术。聚合物可以是本文提到的聚合物中的一种或多种。

物体、复合产品或植入物可以包括涂层和/或表面修饰。生物材料的涂层，尤其是可生物降解的镁，与基础材料本身具有相同的生物相容性的和可完全降解的要求。后一点对于理解医疗装置生命周期中发生的事情尤为最重要。在镁的情况下，涂层本身不能成为完美的腐蚀屏障(这将是结构材料上涂层系统的目标)。尽管它们可能需要提供一种有效的方法来降低裸露金属的初始腐蚀速率，但为了允许镁基植入物可生物降解，涂层必须在某个阶段不再是腐蚀屏障，以便周围的骨组织(在矫形术的情况下)可以开始形成。理想地，涂层本身会逐渐降解，有助于控制整个腐蚀过程，同时不会留下有害的痕量。对于镁生物材料，存在大量可能的涂覆技术，包括阳极氧化、金属-金属涂覆、等离子喷涂、化学气相沉积、原子层沉积、脉冲激光沉积、离子束辅助沉积、溶液、乳液和悬浮液涂覆、通过各种方式实现的磷酸钙(CaP)沉积以及公知的电沉积和转化涂覆方法。此外，电偶腐蚀问题只能通过适当的涂层系统来解决，但是化学转化涂层只有几微米厚，并且因此它们只提供有限的保护。

物体、复合产品或植入物可以包括可生物再吸收的和/或生物活性玻璃。可生物再吸收的和生物活性玻璃具有与生理液反应的能力，通过形成类骨羟基磷灰石层而形成与骨的牢固结合，导致骨组织与材料表面的有效生物相互作用和固定。此外，在硅酸盐和磷酸盐生物活性玻璃的情况下，材料表面上的反应诱导临界浓度的可溶性Ca、P和Na离子的释放和交换，这能够引起有利的细胞内和细胞外反应，促进快速骨形成。可生物再吸收的玻璃组合物可以不含钠或在硅酸盐或磷酸盐网络中并入的额外的元素(诸如氟、镁、锶、铁、银、硼、钾、锌、铜、钡、锂或其组合)来提供。生物活性玻璃或玻璃纤维的制造技术包括传统的熔化方法和溶胶-凝胶技术两者。所有生物活性玻璃(是熔融或溶胶-凝胶衍生的)共同的典型特征是与活组织相互作用，特别是与骨(并且在一些情况下软组织)形成牢固的结合的能力，一种通常称为生物反应性或生物活性的性能，如上所述。为了与骨建立结合，这样的生物活性的磷灰石，必须在材料/骨界面处形成表面层。因此，生物活性玻璃的骨结合性能的一个基础是生理体液(体外和体内)中的化学反应性，这可产生可与骨结合的碳酸根型羟基磷灰石(hydroxycarbonate apatite)(HCA)层的形成。简而言之，玻璃表面上的工艺的特征在于离子浸出/交换、玻璃网络的溶解以及缺钙碳酸磷灰石(HCA)表面层的沉淀和生长，而细胞反应包括相关(骨)细胞的定植、增殖和分化。

在组织工程应用中，与其他生物活性陶瓷(例如烧结的羟基磷灰石)相比，先前呈现的生物活性玻璃展现了若干优点。聚合物/生物陶瓷复合材料代表了一种方便的替代品，因为可以定制它们的各种性能(例如，机械和结构行为、降解动力学和生物活性程度)。由聚合物和生物陶瓷制成的复合材料可以将其单一组分的优点进行组合。聚合物通常表现出高延展性、韧度、良好的成形性以及加工性和塑性。玻璃或玻璃-陶瓷相增加了复合材料的刚度和机械强度。特别地，基于可生物降解的聚合物的复合材料可用作骨组织工程材料，因为随着新形成的骨在降解期间逐渐替代所植入的材料，这种特定的组合不再需要进行翻修外科手术来去除这些材料。

混杂复合材料

复合材料可以是混杂复合材料，其可以包括三种或更多种材料。(混杂)复合材料可包括结合有或包埋于可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质的镁合金。它进一步可以包括在镁或镁合金表面上的涂层，优选充当可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质的粘附层和/或充当减缓氢气释放的另外层。它还可以充当氢陷阱，这防止氢从结构中释放，和/或其可以将腐蚀产物保留在镁合金表面，形成腐蚀抑制层。

复合材料可用作承载目的的结构固定，由于混杂复合结构而表现出改善的机械性能。

混杂复合材料可以最小化或者甚至消除现有技术材料的缺点，即复合材料例如在足以愈合骨折的一段时间内在体内保持其强度和模量。事实上，通过将两种可生物再吸收的增强材料、镁/镁合金和玻璃纤维结合到可生物再吸收的聚合物基质中，可以实现与皮质骨相匹配的高强度和弯曲模量，在体内条件下具有良好的强度保留。这里使用的机械强度包括弯曲强度、扭转强度、冲击强度、抗压强度和拉伸强度。

混杂复合材料是可延展的，即外科医生可以通过在插入其之前根据骨的解剖结构和形状使植入物弯曲来塑造植入物。由于混杂复合材料的金属、塑料性质，新形状在愈合期期间将保持不变。延展性可以主要或基本上基于镁合金。镁合金作为自支撑的形式提供。自支撑是指足够刚性以可延展的并为植入物用途(诸如当插入骨中时)提供增强性能和/或机械强度的这样的形式。

因此，镁或镁合金的增强形式可以充当芯或作为芯存在，并且其被可生物再吸收的玻璃纤维和可生物再吸收的聚合物包埋，诸如混合、覆盖或涂覆。当镁或镁合金作为管存在或提供时，可以不需要用任何物质填充管的孔，但是它可以保持未填充以允许在将产品应用到身体中和/或从身体移除产品期间使用合适的处理。换句话说，镁合金可以形成混杂复合材料的芯，其包埋于可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质中。因此，可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质完全或部分地包围镁合金芯。

镁或镁合金以增强形式提供，这意指它作为增强材料存在，其可以提供机械支撑。增强形式可以是指自支撑，尤其是指作为自支撑提供的材料，例如它不是作为不同材料上的涂层提供和/或存在。镁合金可以呈杆、板、芯、管或纤维或其他增强形状(通常是自支撑形状)的形式，其可以是为混杂复合材料带来增强效果的物理形式，并且可以由可生物再吸收的纤维增强的聚合物基质包埋。

根据实例，混杂复合材料或混杂植入物中镁或镁合金的量可以是混杂复合材料或混杂植入物的总重量的1-99重量-％，优选10-90重量-％，更优选20-80重量-％，并且最优选30-70重量-％。

虽然与Ti相比，Mg的强度较低，这可能有利于应力屏蔽，但这也意指在高载荷应用中可能有更大的失败机会，诸如在某些活动期间压缩载荷可超过3500N的脊柱。确保任何植入物设计成承受其载荷而不变形是至关重要的。然而，当考虑可降解材料时，这一方面甚至更加至关重要，因为在整个生物再吸收和骨重塑过程中需要合适的机械支撑。

可生物再吸收的玻璃纤维和可生物再吸收的聚合物可以首先结合，并且然后与镁合金的增强形式结合。可生物再吸收的玻璃纤维和可生物再吸收的聚合物可以作为现成的产品提供，即玻璃-纤维-聚合物复合材料，例如作为带、长丝、纱、机械加工的物体和/或作为可成型的复合材料。玻璃-纤维-聚合物复合材料可以经进一步加热、压制和/或以其他方式加工和/或反应以将其形成为所需的形式，即与镁合金结合的形式。例如，玻璃-纤维-聚合物复合材料可以在施加到镁合金的增强形式上之前和/或期间被加热。优选地将玻璃-纤维-聚合物复合材料加热以获得聚合物的熔体。聚合物应该熔化到它变得可成型的这样的程度。在施加玻璃-纤维-聚合物复合材料后，将对其进行冷却或让其冷却以使熔体凝固。

也可具有不同的结合顺序，例如镁合金的增强形式可以首先与可生物再吸收的聚合物结合，以及随后与可生物再吸收的玻璃纤维结合。

一种实施方式提供了一种完全可生物降解的植入物，诸如矫形植入物，其包括可生物降解的镁合金作为包埋于可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质中的自支撑芯。

在一种实施方式中，该方法包括

-将可生物再吸收的玻璃纤维和可生物再吸收的聚合物结合，以获得在可生物再吸收的聚合物基质中的可生物再吸收的玻璃纤维，以及

-将可生物再吸收的聚合物基质中的可生物再吸收的玻璃纤维与镁合金的增强形式结合，以形成可生物降解的复合材料。

在一种实施方式中，该方法包括

-将镁合金的增强形式与可生物再吸收的聚合物结合，以获得在可生物再吸收的聚合物基质中的镁合金的增强形式，以及

-将可生物再吸收的聚合物基质中的镁合金的增强形式与可生物再吸收的玻璃纤维结合，以形成可生物降解的复合材料。

可以使用任何合适的结合方法或其组合，诸如选自施加、压缩、熔化、层压和聚合中的一种或多种。在大多数情况下，有必要提供可成型状态的一种或多种聚合物或其前体，诸如熔融或可流动状态，使得聚合物可以在玻璃纤维和/或镁合金周围形成基质。

当结合这些成分时，在一些方法中，有必要获得或形成熔体，更特别地说是可生物再吸收的聚合物的熔体。这可以通过使用升高温度来实现，诸如可生物再吸收的聚合物的熔点或更高的温度。可生物再吸收的聚合物可以是或包括热塑性聚合物。然后，熔融聚合物与玻璃纤维和/或镁合金结合和/或混合。

以这样的方式，可以将聚合物与一种或多种其他成分结合，使得形成混合物，该混合物可以称为复合材料，其中聚合物作为基质存在。通过提供聚合物或聚合物基质的前体，诸如单体、低聚物和/或聚合物，可以获得聚合物或聚合物基质，其通过使用合适的反应(诸如聚合反应)形成为所需的聚合物。可以提供聚合引发剂，诸如化学引发剂、(UV)光、其他辐射和/或热。

可以在结合期间诸如通过使用合适的装置压缩来施加压力，该压力可以导致一种或多种聚合物或前体因此变得可成型。还可以利用热，其可以是外部热和/或由施加压力引起的热。

当镁合金的增强形式作为芯或类似结构提供时，可提供可生物再吸收的玻璃纤维和可生物再吸收的聚合物以覆盖该自支撑结构，例如通过图2所示的玻璃纤维-聚合物带缠绕在镁芯上的缠绕(诸如通过长丝缠绕或带缠绕)，或通过使用任何合适的方法，诸如通过捏合、通过挤出(包括共挤出和热塑性拉挤成型)、通过注射成型或通过本文公开的任何其他装置和方法通过将可生物再吸收的聚合物基质中的可生物再吸收的玻璃纤维的熔体设置到镁合金的增强形式上。聚合物基质部分中的镁部分和/或玻璃纤维可以作为加工物体提供以相互配合，以及然后用于结合并形成复合结构。例如，镁合金杆可以应用到玻璃-纤维-聚合物管或其他适合接收所述杆的合适结构中的孔中。配件应优选为紧密配件，诸如在施加期间需要压缩的配件，使得迫使杆进入该孔中，从而导致两个物体之间的压缩接触。

镁合金可以首先通过使用任何合适的加工或机加工装置通过以下加工和/或机加工成与其他成分结合的所需形式：诸如机械加工，激光加工，压制，水射流加工，增材制造，诸如包括提供作为粉末、颗粒或线材的可生物降解的镁合金，或注射成型，如通过触变成型、液态金属成型或金属注射成型，或其组合。在此加工和/或机加工之后，可以获得合适的形式，诸如杆、板、芯、管或纤维或其他物理形式或形状。

可生物再吸收的玻璃纤维可以连续形式和/或不连续形式提供。镁合金的增强形式也可以以连续形式和/或不连续形式提供。

根据一种实例，混杂复合材料包括两种或更多种类型的可再吸收的且生物相容性的玻璃或玻璃纤维，每种类型具有不同的组成、再吸收率和/或生物活性。玻璃或玻璃的类型可以通过编号称为第一玻璃、第二玻璃和任选地第三或其他玻璃。第二种类型的玻璃可以是例如具有更高生物活性和再吸收率的玻璃。在更快的再吸收率和更高的生物活性的情况下，主要功能不是复合材料的增强，而是成为一种更具骨传导性或抗微生物性的材料(诸如，例如S53P4玻璃)，这意味着它以颗粒、纤维和/或粉末的形式促进和帮助骨愈合。不同类型的玻璃可以是例如选自二氧化硅、磷酸盐、硼和镁基可生物再吸收的玻璃的不同类型。

复合材料还可以包括两种或更多种类型的可生物再吸收的聚合物、两种或更多种类型的化学涂层或一个或多个部分涂层、具有图案的涂层或具有可变厚度的涂层，其提供了设计特定化的优化/程序化的腐蚀速率或粘附行为。此外，复合材料还可以包括呈两组或更多组具有不同中值直径的纤维形式的玻璃。

本文所公开的复合材料可称为混杂复合材料。在本说明书中使用的术语混杂复合材料是指作为若干相的组合的结果的材料，其中至少两种增强元素被整合到基质中以改善复合材料的性能，即混杂复合材料可以定义为包括包埋于单一聚合物基质中的两种或更多种类型的增强材料或由其组成的材料。组分的形态、性质和取向显著影响复合材料对外部载荷的反应的方式。事实上，复合材料的性能与其内部结构密切相关，内部结构由混杂复合材料的组成元素的特征性能控制。混杂复合材料的机械性能由n(n>2)个联合工作相组成，这非常重要。然而，混杂复合材料的机械行为不仅取决于基质和增强材料的特征，而且还取决于这些组分与基质之间的界面的性能，这必须加以考虑。由于混杂复合材料在同一基质中使用了多于一种种类的增强材料；因此，想法是获得增强材料性能对复合材料整体性能的协同效应。使用混杂复合材料，可以具有性能的更好的控制，在任何复合材料固有的优点和缺点之间实现更有利的平衡。此外，在这样的材料中可以注意到正的混杂效应，因为当具有低伸长率的增强材料(玻璃纤维)断裂时，负载仍然能够桥连到周围的高伸长率增强材料(镁或镁合金)，从而导致增强的复合材料的机械性能。

事实上，混杂复合材料可以被认为是各种成分的加权和，其中应实现成分的优点和缺点的平衡。确定了一种增强材料的优点可以通过混杂来对另一种增强材料的缺点进行弥补，如根据本公开的具有更高刚度和弯曲模量的镁合金弥补了可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质的刚度和弯曲模量。类似地，可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质弥补了镁合金的强度性能。因此，由镁合金和可生物再吸收的玻璃纤维增强的基质制成的混杂复合材料产生最佳的强度、刚度和模量，这是承载植入物或结构材料所必需的。

混杂复合材料的性能会受到增强材料的取向、增强材料的含量和长度、两种增强材料的分层模式、它们的混合能力、增强材料与基质的界面以及还有单一增强材料的失效应变的影响。

根据一种实施方式，混杂复合材料通过ISO 178:2019或ASTM D790-17测量的具有的弯曲强度为200-1500MPa，更优选为300-800MPa或300-500MPa，以及最优选为400-500MPa。

根据另一种实施方式，混杂复合材料通过ISO 178:2019或ASTM D790-17测量的具有的弯曲模量为20-40GPa，更优选为25-35GPa，以及最优选约30GPa。

根据另一种实施方式，混杂复合材料通过BS 2782-3方法340A-B(速率10mm/min)测量的具有的剪切强度为4000-5000N，更优选为4200-4800N。

通过ISO 178:2019或ASTM D790-17测量，混杂复合材料可在生理条件下(体外，温度37℃)保持其至少60％的机械性能至少3个月，优选4-5个月，以及最优选6个月。

本申请还涉及混杂复合材料在制备或制造医疗装置中的用途。本申请还涉及包括如本文所述的混杂复合材料的医疗装置。医疗装置可以是例如植入物。由复合材料制造的具有高强度、刚好高于皮质骨的模量和在体内保持这些性能的医疗装置可用于制造例如骨折固定装置，这是因为上述性能在水解条件下产生与当前惰性生物金属(诸如钛及其合金)相同的设计自由度和可用性。

医疗装置可以是在体内使用的任何种类的植入物或用于支撑组织或骨愈合和/或再生的装置。

根据本发明的植入物可以包括任何种类的植入物，更特别的是(完全)可生物再吸收的植入物，该植入物可以用于外科肌肉骨骼应用，诸如螺钉、板、销钉、平头钉或钉，用于固定骨折和/或截骨术以固定骨碎片以愈合；缝合锚钉、平头钉、螺钉、螺栓、钉、夹钳、支架和其他装置，用于骨至骨、软组织至骨、软组织到骨和软组织至软组织固定；用于支撑组织或骨愈合或再生的装置；或颈椎楔和腰椎笼和板和螺钉，用于椎体融合和脊柱外科手术中的其他操作。

在一些另外实例中，植入物包括用于固定骨折和/或截骨术以固定骨碎片进行愈合的钉(诸如髓内钉)、夹子、缝钉、网状物、支撑架、笼或克氏针。

本发明混杂复合材料尤其适用于大型或巨大植入物和类似的医疗装置，诸如板、钉或螺钉，或者适用于任何其他暴露于压缩力、张力和/或扭转力的植入物和医疗装置。这样的钉或螺钉具有的长度可以为至少10cm、至少15cm或至少20cm。这些材料可以为这样的产品提供所需的机械性能，诸如弯曲强度、扭转强度、冲击强度、抗压强度和拉伸强度。

在一种实施方式中，可生物再吸收的植入物包括或是髓内钉。髓内钉，也称为髓内装置、髓内杆或交锁髓内钉(inter-locking nail)，常规地是一种金属杆，其设计成被迫使进入骨的髓腔中，尤其用于治疗身体长骨的骨折。本发明的混杂复合材料尤其适用于制备髓内钉，髓内钉是通常由钛制成的大型结构，因此需要从体内移除。这可能是需要麻醉、外科手术方法和使用力的费力且高风险的操作，其可能导致并发症、另外的损伤或诸如本文所讨论的其他非期望的影响。使用本发明的混杂材料，可以提供可生物降解的髓内钉，所述髓内钉不需要移除，但展示了这样的大型钉所要求的非常好的机械性能，诸如高强度、刚度和模量。使用本发明的制造方法，可以容易地获得具有所需尺寸和性能的这样的巨大钉。由于该产品是可生物降解的，所以其不需要移除，因此可以避免常规髓内钉的许多缺点。

在一种实施方式中，可生物再吸收的植入物包括或是支撑架或笼，诸如脊柱笼。脊柱笼，也称为椎体间笼或椎体间融合笼，是一种用于脊柱融合手术的假体，用于保持椎间孔高度和减压。它们可以是例如圆柱形或方形的，并且可以具有螺纹。当椎间盘之间的空间被撑开时插入这样的植入物，使得植入物在拧入(threaded)时像螺钉一样被压紧。图3示出了包括镁合金蜂窝结构14的脊柱笼10的实例，该蜂窝结构可以填充有骨传导性或骨诱导性材料，诸如聚合物复合材料。外层12由围绕并支撑镁合金结构的玻璃纤维聚合物层形成。由于脊柱笼10是开放的，包括两个大孔和蜂窝结构，并且在使用期间受到压缩力，所以整个结构能够容许这些机械力而不变形是重要的。一般而言，本发明的混杂材料适用于支撑不同种类的蜂窝状或多孔结构，诸如所述蜂窝结构或其他包含气孔、空隙或孔的结构。本发明的材料可以包括这样的蜂窝状部分或其他多孔部分，诸如包括镁或镁合金或由镁或镁合金组成的蜂窝状部分。这样的产品的实例包括本文公开的笼、支撑架或其他适用产品。

本发明的混杂复合材料尤其适用于必须容许高压载荷或应力的这样的支撑架和笼。常规的可生物降解的材料在这样的用途中不是很耐用，尤其是基于聚合物的材料往往压缩蠕变和变平。在本发明的混杂材料中，非蠕变玻璃纤维可以将植入物固定在一起，而镁提供抗压强度。玻璃纤维可以缠绕或以其他方式放置在镁或镁合金的增强形式周围，因此可以抑制镁材料的铺开。

脊柱融合的基本前提是建立骨“桥”，该桥将变弱的脊柱段上方的强健骨与变弱的脊柱段下方强健骨连接起来。

长期的脊柱稳定性最好通过骨的良好融合来实现。对于融合延伸到若干脊柱段的患者，骨融合过程需要若干月或最长达一年或更长时间。当前的金属笼(例如钛笼)是目前脊柱融合的黄金标准，其通常与刚度过高相关，刚度过高可能增加术后并发症，诸如应力屏蔽、装置相关的骨量减少和下沉。虽然机械强度优越，但金属笼是非生物活性的，并且通常不能有效地传递载荷以刺激骨组织重塑。不透射线的金属笼在术后随访期间还干扰移植部位处的骨融合的可视化，使得难以确定骨愈合的进展。本发明的可生物降解的笼尤其适用于涉及椎体间融合的脊柱手术，以解决与使用不可降解的笼相关的并发症，诸如应力屏蔽和长期异物反应。在现有技术中，可生物降解的笼与永久性材料相比的相对弱的初始材料强度和低抗蠕变性以及随后由于降解导致的强度降低一直是存在的问题并且无法产生有利的临床结果。本发明的可生物降解的混杂复合材料的生物活性能够使笼与椎骨快速骨结合并防止植入物迁移和移位，并且此外刺激骨组织在穿越混杂复合植入物从椎骨至椎骨进行重塑，即脊柱融合。如实例6所示，混杂复合笼的机械性能与皮质骨等弹性，并且不会造成应力屏蔽，但比目前的生物聚合物笼更强，并且因此能够为脊柱融合提供足够的稳定性。此外，混杂复合材料是MRI安全的，并且它们不干扰术后可视化。

在一种实施方式中，植入物包括或是螺钉。螺钉可以是创伤螺钉或矫形外科手术螺钉。螺钉通常包括一个或多个螺纹。

克氏针，也称为K钢丝或K销钉，是一种锋利、光滑的钢丝或销钉。它们可以不同尺寸提供，并且用于将骨碎片固定在一起(销钉固定)或为骨骼牵引提供锚固。

混杂复合材料也可以用作多孔组织工程支撑架。支撑架或复合材料或包含其的医疗装置具有的孔隙度可以在40-95％的范围内，诸如在40-60％、40-90％、60-90％或60-80％的范围内，优选至少80％，以及更优选至少90％。

可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质

本申请提供了一种包括镁或镁合金的混杂复合材料，所述镁或镁合金包括在(诸如包埋于)不连续或连续的可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质中。本文公开的复合材料优选在一个或多个连续层中包括自由纤维取向，优选至少包括玻璃纤维，其中该层包括可生物再吸收的聚合物基质和可生物再吸收的增强纤维或纤维束。

术语“自由纤维取向”是指在设计矫形植入物的所需纤维取向时不受限制地选择可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质的可生物再吸收的增强纤维或纤维束的纤维取向。然而，所需的纤维取向可取决于应用的要求。

可生物再吸收的玻璃纤维可以作为连续形式如股、粗纱、纱线、带、纺织品或短切以形成短切原丝段(chopped strand segment)使用。短切原丝段可在挤出过程期间与聚合物树脂复合，并且得到短纤维、复合粒料。另一方面，连续纤维股包可用于连续纤维热塑性复合材料制造，该制造使用长纤维热塑性(LFT)工艺以形成连续玻璃纤维增强的聚合物股、杆、带、纺织品或短切长纤维增强粒料。这些形式或结构进而可用于形成混杂复合制品。

在混杂复合材料的实例中，连续玻璃纤维增强的聚合物基质与镁或镁合金一起使用，其包括可生物再吸收的聚合物基质和连续可生物再吸收的增强玻璃纤维，其中玻璃纤维具有的拉伸强度为约或超过2000MPa。这能够获得超过450MPa的混杂复合材料拉伸强度和超过450MPa的复合材料弯曲强度。从而获得具有的复合材料拉伸强度超过450MPa以及复合材料弯曲强度超过450MPa的矫形植入物。

术语“可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质”是指任何合适的可沉积结构，其包括可生物再吸收的聚合物基质和该结构中的可生物再吸收的增强纤维或纤维束。可生物再吸收的增强纤维可以是不连续的或连续的或结构中的那些的混合物。

连续的可生物再吸收的增强纤维或纤维束与可生物再吸收的聚合物的重量比优选为使得可生物再吸收的增强纤维含量为可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质的总重量的1至99重量-％，优选20至80wt％，更优选30至70以及wt％，最优选40至60wt％。

可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质的最小尺寸优选为0.05mm至100mm，更优选0.1mm至20mm，甚至更优选0.5mm至10.0mm，最优选0.8mm至5.0mm。

可生物再吸收的聚合物可以是均聚物或共聚物，包括无规共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物。此外，可生物再吸收的聚合物可以是线性聚合物、支化聚合物或树枝状聚合物。可生物再吸收的聚合物可以是天然或合成来源的。

以下可再吸收的聚合物、共聚物和三元共聚物的一种或多种可用作合适的可生物再吸收的聚合物。例如，聚丙交酯(PLA)、聚-L-丙交酯(PLLA)、聚-DL-丙交酯(PDLLA)；聚乙交酯(PGA)；乙交酯共聚物、乙交酯/碳酸三亚甲基酯共聚物(PGA/TMC)；PLA的其他共聚物，诸如丙交酯/四甲基乙交酯共聚物、丙交酯/碳酸三亚甲基酯共聚物、丙交酯/d-戊内酯共聚物、丙交酯/e-己内酯共聚物、L-丙交酯/DL-丙交酯共聚物、乙交酯/L-丙交酯共聚物(PGA/PLLA)，聚丙交酯-co-乙交酯；PLA的三元共聚物，诸如丙交酯/乙交酯/碳酸三亚甲基酯三元共聚物、丙交酯/乙交酯/e-己内酯三元共聚物、PLA/聚环氧乙烷共聚物；聚酯肽(polydepsipeptides)；不对称的3,6-取代的聚-1,4-二噁烷-2,5-二酮；聚羟基脂肪酸酯，诸如聚羟基丁酸酯(PHB)；PHB/b-羟基戊酸酯共聚物(PHB/PHV)；聚-b-羟基丙酸酯(PHPA)；聚-对-二噁烷酮(PDS)；聚-d-戊内酯-聚-s-己内酯、聚酪氨酸及其共聚物；聚丙烯酰胺，聚(e-己内酯-DL-丙交酯)共聚物；甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮共聚物；聚乙烯吡咯烷酮及其共聚物；聚酯酰胺；聚丙烯酸、聚丁二酸丁二醇酯及其共聚物、聚噁唑啉、聚乙二醇、草酸的聚酯；聚二氢吡喃；聚烷基-2-氰基丙烯酸酯；聚氨酯(PU)；聚乙烯醇(PVA)；多肽；聚-b-苹果酸(PMLA)：聚-b-烷酸；聚碳酸酯；聚原酸酯；聚磷酸酯；聚磷腈；聚(酯酸酐)；可生物降解的液晶聚合物；黄原胶；果胶；葡聚糖；卡拉胶；瓜尔胶、纤维素醚；葡甘露聚糖；CMC钠；HPC；HPMC；及其混合物；以及天然聚合物，诸如糖；淀粉或淀粉基衍生物、纤维素和纤维素衍生物、多糖、胶原蛋白、甲壳质、壳聚糖、纤维蛋白、透明质酸、多肽和蛋白质。也可以使用任何上述聚合物及其各种形式的混合物和共聚物。

合适的可生物再吸收的聚合物的具体实例包括但不限于由以下制成、由以下获得或包括以下的聚合物：丙交酯、乙交酯、己内酯、戊内酯、碳酸酯、二噁烷酮、6-戊内酯、乙二醇、环氧乙烷、酯酰胺、y-羟基戊酸酯、B-羟基丙酸酯、α-羟基酸、羟基丁酸酯、聚原酸酯、羟基烷酸酯、酪氨酸碳酸酯、聚酰亚胺碳酸酯、聚亚氨基碳酸酯、聚氨酯、聚酐和共聚物以及其任何组合。合适的天然可生物降解的聚合物包括胶原蛋白、甲壳质、壳聚糖、纤维素、聚氨基酸、多糖以及其共聚物、衍生物和组合。

可生物再吸收的聚合物优选选自由以下组成的组：可生物吸收的聚酯、PLLA(聚-L-丙交酯)、PDLLA(聚-DL-丙交酯)、PLDLA、PGA(聚-乙醇酸)、PLGA(聚-丙交酯-乙醇酸)、PCL(聚己内酯)、PLLA-PCL及其组合。

除了可生物再吸收的聚合物之外，可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质还包括可生物再吸收的增强玻璃纤维或纤维束。

单根增强纤维的平均纤维直径可以在1-100微米的范围内，优选为5-30微米，更优选为10-20微米。这可以通过显微镜检测和确定。

在优选的实例中，可生物再吸收的增强玻璃纤维或纤维束包括磷酸盐或二氧化硅基矿物化合物或由其构成。最优选地，可生物再吸收的增强纤维或纤维束是熔体衍生的二氧化硅基可生物再吸收的玻璃纤维。在一种实例中，可生物再吸收的玻璃选自二氧化硅、磷酸盐、硼和镁基可生物再吸收的玻璃。

通常，玻璃纤维是通过从漏板(bushing)中对熔融玻璃材料流进行拉丝而形成的。胶料组合物或化学处理可以包括润滑剂、偶联剂、成膜、粘结剂、乳化剂、表面活性剂、熔体粘度降低剂、增容剂、粘附促进剂和抗静电剂、润湿剂、分散剂、催化剂，但不限于这些。胶料通常在纤维从漏板中拉出后施加到它们上。胶料组合物保护纤维免受丝间磨损，并促进玻璃纤维和使用玻璃纤维的基质之间的相容性和粘附。在用胶料组合物处理纤维之后，可以将它们干燥并形成为连续纤维股包或短切成短切原丝段。然后，玻璃纤维可以以聚合物基质中的连续或短切长丝、股、粗纱、织造织物、非织造织物、网状物和粗布的形式使用。

可生物再吸收的玻璃纤维可包括或具有以下wt％范围内的组成(作为玻璃纤维组合物的总重量的百分比)：

SiO₂ 40–90wt％，

Na₂O 1–30wt％，

K₂O 0–20wt％，

CaO 5–30wt％，

MgO 0–20wt％，

P₂O₅ 0–20wt％，

B₂O₃ 0–20wt％，

Al₂O₃ 0–10wt％，

CaF₃ 0–25wt％，

SrO 0–10wt％，以及

Li₂O 0–5wt％。

在第一实例中，可生物再吸收的玻璃纤维具有以下wt％范围内的组成：

SiO₂ 50-75wt％，

Na₂O 5-20wt％，

K₂O 0-10wt％，

CaO 5-25wt％，

MgO 0-10wt％，

P₂O₅ 0.5-5wt％，

B₂O₃ 0-15wt％，

Al₂O₃ 0-5wt％，以及

SrO 0-5wt％。

在第二实例中，熔体衍生的可生物吸收的玻璃纤维具有以下wt％范围内的组成：

SiO₂ 60-72wt％，

Na₂O 10-20wt％，

K₂O 0.1-10wt％，

CaO 5-15wt％，

MgO 1-10wt％，

P₂O₅ 0.5-2wt％，

SrO 0-3wt％，以及

B₂O₃ 0-10wt％。

组合物的成分之和总计为100％。

因此，本申请还公开了一种可生物再吸收的玻璃纤维和用于形成该可生物再吸收的玻璃纤维的组合物。如本文所用，术语“可生物再吸收的玻璃纤维”意指表示玻璃纤维可以通过水或其他天然剂的作用溶解和/或降解。可生物再吸收的纤维可用作复合零件的增强材料。可生物再吸收的增强玻璃纤维可以是生物活性的和/或骨传导性的，这取决于玻璃组成。

可生物再吸收的玻璃纤维可与可生物再吸收的聚合物和镁合金结合使用以在一段时间内形成天然无毒的、生物相容性的、可生物再吸收的、可生物溶解的和可生物降解的混杂复合产品。可生物再吸收的纤维具有与常规的不溶性玻璃纤维相当的机械性能，在水性介质中具有慢至快的溶解速率，即低水解强度并且易于纤维化。

在混杂复合材料的有利实例中，可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质包括可生物再吸收的聚合物，其优选选自由以下组成的组：可生物再吸收的聚酯、PLLA(聚-L-丙交酯)、PDLLA(聚-DL-丙交酯)、PLDLA、PGA(聚-乙醇酸)、PLGA(聚-丙交酯-乙醇酸)、PCL(聚己内酯)、PLLA-PCL和其组合；以及由熔体衍生的可生物再吸收的玻璃纤维构成的可生物再吸收的增强玻璃纤维或纤维束。优选地，熔体衍生的可生物再吸收的玻璃纤维的组成如上文中所定义。

除了聚合物基质和可生物再吸收的增强玻璃纤维或纤维束之外，该可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质还可以包括用于改善在无机玻璃和有机聚合物相之间的粘附的可生物再吸收的增强玻璃纤维中的可生物再吸收的胶料，改善可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质的加工性和聚合物基质中的纤维分散。

此外或替代地，可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质除了可生物再吸收的玻璃纤维之外还可以包括一种或多种增强材料或填充材料，诸如陶瓷颗粒(例如磷酸三钙颗粒)，抗微生物剂，生物活性剂，活性药物成分，其他增强纤维可以包括其他可生物再吸收的玻璃组合物或玻璃状材料，陶瓷，矿物组合物诸如羟基磷灰石、磷酸三钙、硫酸钙或磷酸钙，纤维素材料或本领域已知的任何其他连续纤维，以提高可生物再吸收的聚合物的机械性能。连续增强纤维也可以是可生物再吸收的聚合物本身。

植入物或结构零件的一个效果是它们的强度和可行的制造。植入物或其结构零件可以通过将镁或镁合金的任何增强形式和可生物再吸收的玻璃纤维布置在可生物再吸收的聚合物基质中并使用一种或多种合适的聚合物或复合加工装置或设备(诸如机械加工装置)来制造，该加工装置或设备例如为开放式或封闭式间歇混合机或捏合机，挤出机(包括共挤出和热塑性拉挤成型)，注射成型机，包括嵌入成型，反应性注射成型(RIM)，层压，压延机，传递成型，压缩成型，机械加工，拉挤成型，溶剂浇铸，3D打印，缠绕成型，自动铺带，自动纤维铺放，或本领域已知的其他标准熔体加工或熔体混合设备，并且包括前述的组合，生产和/或成形为植入物或结构零件，该植入物或结构零件具有镁或镁合金和连续可生物再吸收的玻璃纤维和/或短切/切割纤维和/或织造、非织造毡/织物的所需取向和比率。

根据本申请的植入物(复合植入物和非复合植入物两者)的一个效果是，它们通过降解从体内消失，而不引起不良事件，诸如过快的氢释放。

根据植入物材料的应用和目的，植入物除了是生物相容性的外，还在哺乳动物体内表现出受控的再吸收性。最佳再吸收率与所需植入位置的组织更新速率成正比。在骨组织的情况下，相当大比例的植入物优选在12至24个月内在组织中被再吸收/分解。在需要对愈合组织进行更多物理支撑的情况下，再吸收率可能是若干月或甚至若干年。此外，可以提供具有特定结构的机械稳定的植入物，诸如相对薄的壁、管或其他零件，例如套管、导管和支架。

植入物可用于医学治疗方法中，诸如包括将植入物插入组织中，诸如插入受试者(诸如患者)中的方法。例如，这样的方法可以包括

-优选地识别需要治疗或疗法的受试者，

-提供植入物，

-将植入物插入受试者中。

受试者可以是人或动物受试者。疗法的需要可能是由骨或其他适用组织中的损伤引起的。例如，受试者可患有骨折或其他损伤，或其他适用的病症，诸如本文公开的病症。

本申请提供了一种用于制备或制造医疗装置或其零件的方法，该方法包括

-提供镁合金的增强形式以及可生物再吸收的聚合物基质中的可生物再吸收的玻璃纤维以形成复合材料的形式或形成复合材料，

-提供一个或多个加工装置，

-用加工装置将复合材料加工成医疗装置或其零件。

该方法可以包括：首先提供镁合金(优选以合适的形式)，提供可生物再吸收的聚合物基质中的可生物再吸收的玻璃纤维，以及将它们结合以形成复合材料。可以与后续步骤中的相同、相似或不同的加工装置也可以用于加工可生物再吸收的聚合物基质中的可生物再吸收的玻璃纤维。

所形成的复合材料可以是本文描述的任何类型的适用复合材料。用于制造混杂复合材料的工艺可以是连续工艺或分批工艺。

为了改善最终植入物的降解、增强它们的表面性能或在其中加入生物活性化合物，它们可以用一种方法通过额外的可再吸收的聚合物涂层进行进一步的修饰，该方法可以包括共挤出、浸涂、电喷涂、注射成型、溶液浸渍或聚合物、药物、装置或纺织工业中使用的任何其他已知技术。聚合物可以是以下提到的那些。

混杂复合材料还充当技术领域中当前问题的解决方案，在其中环境控制和污染预防需要具有完全可降解材料的可持续解决方案，该完全可降解材料可用于结构零件中并在产品的生命周期后降解，而没有在自然界中留下任何有害和有毒的副产物。

实施例

实施例1：在纯MgCaZn合金与具有69ppm的Fe和228ppm的Zr的MgCaZn合金的体外比 较

对MgCaZn-合金和MgCaZnFeZr-合金的体外降解进行评价。每周测量并报告样品质量，直到12周。所研究的材料的组成(按重量计)：a)MgZnCa-合金：99％的Mg、0.5％的Zn和0.5％的Ca，以及b)MgZnCaFeZr-合金：99％的Mg、0.5％的Zn、0.5％的Ca、69ppm的Fe和228ppm的Zr。测试制品是具有以下尺寸的圆盘：直径6mm以及厚度1mm。它们由8mm的原材料棒材加工而成。圆盘还有一个小孔，使得它们可以悬挂于样品容器中。对于所有试验，平行测试制品的数量为三个。在每个时间点测量样品，并在测试后放回水解。为了保护涂层并降低污染的风险，使用防护手套小心处理测试制品。

该研究部分按照标准ASTM F1635-16、ISO 13781:2017和ASTM F3268-18a进行。详细的体外测试条件和设备在下表1中描述。

表1.

用缝合线将测试制品串起来，以便在测试制品不接触容器的底部的情况下将它们完全浸入缓冲溶液中。

监测缓冲溶液的pH，并每周检查在其中的可能的浑浊。溶液每4周更换一次且在需要时将pH保持在公差内。

质量损失监测包括以下步骤

-在水解前称量初始质量，并记录结果。

-在每个测试点，用不起球的布擦干样品并称重样品

-在最后的时间点，在真空烘箱中干燥试样。

-记录湿重和干重

结果呈现于图1中，其示出了具有0.5％的Zn和0.5％的Ca的MgZnCa-合金和具有0.5％的Zn、0.5％的Ca、69ppm的Fe和228ppm的Zr的MgZnCaFeZr-合金的腐蚀速率是可比较的，或者具有69ppm的Fe和228ppm的Zr的MgCaZnFeZr-合金的腐蚀速率甚至稍微更慢。

实施例2：热处理(干热灭菌)对机械性能的影响

使用Stericell干热灭菌器对6mm和7mm的MgCaZnFeZr-合金(具有69ppm的Fe以及228ppm的Zr)棒材进行热处理实验。使用的参数是温度(160℃、180℃和200℃)和时间(3h)。在每个参数组合中，使用六个平行样品，并且在处理后，根据标准ASTM D790-17和ASTMB769-11(16)相应地进行弯曲和剪切试验。弯曲强度和模量由弯曲试验得出，而剪切强度由剪切试验得出。

结果呈现于图2中，其示出了在各温度下热处理明显改善了Mg-合金的机械性能，但最佳结果是在160℃下实现的。

实施例3：晶粒度对机械性能的影响

用两种不同的材料研究了晶粒度的影响，每种材料六个样品。两种样品具有相同的合金组成(99％的Mg、0.5％的Ca、0.5％的Zn、69ppm的Fe、228ppm的Zr)，并且它们都在相同的温度(160℃)以及相同的时间(2小时)下进行处理。

通过使用以下方法制备用于晶粒度分析的样品：

-清洁和抛光，氧化物抛光悬浮液(+氨)

-通过随后浸入(5–10s)蚀刻溶液(40ml的溶液1(100ml的乙醇+5.6g的苦味酸)+10ml的溶液2(5ml的乙酸+5ml的去离子水))中进行蚀刻

-最后，将样品在异丙醇中清洗并干燥

-使用体视显微镜分析晶粒度，并根据ASTM E112标准进行分析。

如图3中所呈现的，晶粒度较小(≤20μm)的合金具有较高的弯曲强度和模量以及剪切强度。

实施例4：压紧螺钉的制造

如图4A-C所示，制造并测试了三种不同的空心压紧螺钉设计。图4A示出了一个圆锥形的无头螺钉，有三个不同的螺纹部分：最大螺距的远端，中部，以及最小螺距的近端部分(FFT)。图4B示出了带有螺纹的远端和近端端部的无头螺钉；远端端部具有比近端端部(FC)稍大的螺距和较小的直径。图4C示出了具有头部且无螺纹、拉力部分(lag section)和带有螺纹的远端端部(FL)的拉力螺钉。

从挤出和冷拉的棒材加工出具有的直径为7mm的螺钉。用5轴瑞士机器进行加工。所有螺钉设计以直径为2至4mm以及长度为10至55mm来制造。在加工后，螺钉在超声波清洗机中用乙醇清洗，包装入塑料袋中，并且进行干热灭菌(160℃下2小时)。灭菌后，对螺钉进行机械和生物力学测试。

FC-螺钉(图4B)的扭转测试结果呈现在下表2中。

表2

以下呈现了FL-螺钉(图4C)的生物力学拔出测试结果。将螺钉插入猪的骨中，并且然后拔出，并记录最大载荷。结果呈现于表3中。

表3.

这些结果与钛螺钉可比较，并且明显高于可吸收的聚合物螺钉。

实施例5：塑性变形(冷拉)对机械加工性和效率的影响(更低的废料百分比)

为了从挤出的棒材获得可接受的直径公差、直线度、圆度和表面品质，使用了冷拉工艺。Mg-合金棒材被拉延通过模具，该模具比Mg-合金棒材略小。此工艺重复数次，直到直径、直线度、圆度和表面品质处于优选的水平。在每一个工艺步骤中，模具都比前一个略小。

当从直挤出棒材改为冷拉棒材时，废料百分比从超过50％下降到小于5％，并且同时单个螺钉的平均加工时间降低超过30％。

实施例6.MgCaZnZrFe-合金的细胞毒性-医疗装置的标准(ISO 10993)急性细胞毒 性试验

BJ中性红摄取(NRU)测定用于预测医疗装置提取物的急性毒性。医疗装置的细胞毒性是医疗装置的生物学评估过程的一部分。该试验遵守ISO标准10993“医疗装置的生物学评估，第5部分：体外细胞毒性试验(ISO 10993-5)以及第12部分：样品制备和参考材料(ISO 10993-12)。

测定条件

·NRU是一种体外基础细胞毒性测定，其基于在细胞暴露于测试材料提取物后活细胞掺入和结合中性红(一种体外活体染料)的能力。

·试验从提取测试材料开始。在37℃下，在包含10％血清的细胞生长培养基中进行提取72h，以便将极性和非极性物质两者释放到培养基中。

·使用未稀释(100％)的测试材料提取物和1:2稀释的提取物进行细胞毒性测试，其中每种提取物6个平行，以确定与阴性(未处理的)对照相比，提取物是否使NRU降低。替代地，试验可以以剂量反应形式使用8种不同浓度的测试材料提取物进行，其中每种提取物6个平行，以确定IC50浓度(稀释％)

·在37℃、5.0％CO₂下暴露时间48hrs

·每次试验都运行阳性和阴性对照

结果计算为与未处理的对照(BJ细胞培养基)相比的细胞生存力％，并分类为细胞毒性或非细胞毒性。

与对照(VC)相比，暴露于100％测试项目提取物的BJ细胞的生存力％呈现于表4中。

表4.100％测试项目提取物(在+37℃下72hrs和24hrs提取)对BJ细胞生存力的影响，以及测试项目的细胞毒性或非细胞毒性类别。

*如果与阴性(载体)对照相比，在暴露于100％提取物后的BJ细胞的生存力小于70％，则认为测试项目提取物是细胞毒性的，并且如果生存力≥70％，则认为测试项目提取物是非细胞毒性的。

剂量反应数据示出于表5中。无法计算IC₅₀值，因为没有观察到细胞毒性作用。

表5.测试项目提取物的稀释系列(在+37℃下72hrs和24hrs提取)。

相对于阴性对照，计算对BJ细胞生存力的影响。

结论为，MgCaZnFeZr-合金没有细胞毒性，并且甚至在稀释下增加了细胞生存力。

实施例7.MgCaZnZrFe-合金的致敏性-医疗装置的标准(ISO10993-10)致敏性试验

通过Kligman最大化试验评估致敏性潜能。MgCaZnZrFe-合金螺钉分别在极性氯化钠(NaCl)和非极性棉籽油(CSO)两者中于50℃下进行动态提取72小时。通过提取程序，测试制品似乎没有变化。NaCl提取物表现出浑浊并包含白色颗粒，这并不意外，因为装置的材料预计在水性环境中降解。CSO提取物是透明的，并且没有颗粒，并且载体的颜色没有改变。提取物没有被过滤或离心。测量提取物的pH，并且发现分别地，皮内阶段的pH为11.20，局部阶段提取物的pH为11.24，并且激发阶段提取物的pH为11.68。根据需要，使用HCl和NaOH将提取物的pH分别中和至7.01、7.35和7.06。没有测量或中和CSO提取物的pH。

提取物是未稀释的(100％浓度)；因此，根据ISO 10993-10，没有进行初步测试来确定测试样品浓度。根据ISO 10993-10和研究方案，剂量给药包括皮内诱导阶段、局部诱导阶段和激发阶段。

使用Magnusson和Kligman的评分系统(根据ISO 10993-10和研究方案)，在诱导阶段后，测试制品的NaCl和CSO提取物在激发时未引发反应(0％致敏性)。因此，如由分级量表的定义，将测试制品归类为非致敏物。根据方案标准和这些结果，测试制品满足ISO 10993-10指南的要求。

实施例8.MgCaZnZrFe-合金的刺激性-医疗装置的标准(ISO10993-10)刺激性或皮 内反应试验

通过皮内注射试验评估刺激性潜能。MgCaZnZrFe-合金螺钉分别在极性氯化钠(NaCl)和非极性棉籽油(CSO)两者中于50℃下进行动态提取72小时。通过CSO提取程序，测试制品似乎没有变化，以及CSO提取物是透明的，并且没有颗粒，并且载体的颜色没有改变。NaCl提取物展示出白色色调的浑浊。提取物没有被过滤或离心。测量NaCl提取物的pH，并且发现为11.29，并且随后根据需要用HCl和NaOH中和至6.92。没有对CSO提取物的pH进行测量或操作；因此，CSO提取物以100％浓度(净)给药。

按照ISO 10993-10和研究方案，将提取物皮内注射到新西兰白兔中。使用ISO10993-10定义的评分系统和研究方案，NaCl和CSO提取物并未示出比用对照制品注射的部位显著更大的生物学反应。测试制品满足ISO 10993-10指南的要求。

实施例9.MgCaZnZrFe-合金的毒性-医疗装置的标准(ISO10993-11)急性、亚急性 和亚慢性全身毒性试验

急性全身毒性

通过全身注射试验评估急性全身毒性。将MgCaZnZrFe-合金分别在NaCl和CSO中于50℃提取72小时。给药前剧烈搅拌提取物。通过NaCl提取程序，测试制品部分降解。NaCl提取物是具有白色颗粒的浑浊。通过CSO提取程序，测试制品似乎没有变化。CSO提取物是透明的，并且没有颗粒，并且载体的颜色没有改变。提取物没有被过滤或离心。发现NaCl提取物的pH为11.51，并用HCl和NaOH中和至7.05。没有对CSO提取物的pH进行操作。

按照ISO 10993-11和研究方案将提取物腹腔内给药于小鼠。在任何观察点，测试动物或对照动物均未表现出毒性迹象。与对照提取物相比，测试制品的NaCl和CSO提取物并未诱导显著更大的生物学反应。根据方案标准，测试制品满足ISO 10993-11指南的要求。

亚急性全身毒性

通过对经由肌内植入的大鼠进行28天的全身毒性研究，评估了亚急性全身毒性。将直径为3.5mm和长度为9.0mm的MgCaZnZrFe-合金圆柱形销钉植入大鼠的肌内组织中28天。测试试样由相同的原材料在同一生产线上制造，并且以与MgCaZnZrFe-合金螺钉相同的工艺进行包装和灭菌。在最坏情况临床暴露的计算中包括10的安全系数，以说明，例如，在动物测试受试者和人患者之间，或在测试制品和实际产品之间的可变性。该研究的主要目的是确定医疗装置在身体部位上可具有的潜能，该医疗装置通过连续暴露不与身体部位直接接触，这需要从其进入点到远处部位吸收和分布毒物。出于此目的，选择了肌内途径，因为横纹肌富含脉管系统，这导致快速的全身循环，例如当在肌内注射药物的情况下。此外，还证明了Mg基植入物的生物降解是由水驱动的，其中在体内，Mg被氧化成Mg²⁺，而水被还原成H₂和OH^-(Mg+H₂O→Mg(OH)₂+H₂)。由于肌肉包含79％的水，而骨包含31％的水，预计当植入肌肉中时，与骨相比，Mg-Zn-Ca植入物的生物降解速度如果不是更快的话，那么将至少是相等的。因此，由于上述考虑(预计降解速率相似或更快，并且预计全身生物分布到其他身体组织更快)，这种给药途径被选为该特定终点的最坏情况。此外，评估了动物的与测试制品相关的局部和全身毒性指示。

对于所有参数，当与植入有对照制品的动物相比时，植入有测试制品的动物没有表现出被认为是由测试制品引起的差异。在肌内植入部位，反应最小，并且在测试和对照部位之间没有差异。除了偶然的、自发的或正常的背景发现外，任何测试动物或对照动物中的所检查的组织或器官中均未存在与测试制品相关的微小发现或异常。在所检查的选定器官中没有毒性的证据。

因此，当将测试制品植入大鼠28天，测试制品似乎未表现任何局部或全身毒性迹象。

亚慢性全身毒性

通过对经由肌内植入的大鼠进行90天的全身毒性研究，评估了亚慢性毒性。将直径为3.5mm和长度为9.0mm的MgCaZnZrFe-合金圆柱形销钉植入大鼠的肌内组织中90天。测试试样由相同的原材料在同一生产线上制造，并且以与MgCaZnZrFe-合金螺钉相同的工艺进行包装和灭菌。在最坏情况临床暴露的计算中包括10的安全系数，以说明，例如，在动物测试受试者和人患者之间，或在测试制品和实际产品之间的可变性。该研究的主要目的是确定医疗装置在身体部位上可具有的潜能，该医疗装置通过连续暴露不与身体部位直接接触，这需要从其进入点到远处部位吸收和分布毒物。出于此目的，选择了肌内途径，因为横纹肌富含脉管系统，这导致快速的全身循环，例如当在肌内注射药物的情况下。此外，还证明了Mg基植入物的生物降解是由水驱动的，其中在体内，Mg被氧化成Mg²⁺，而水被还原成H₂和OH^-(Mg+H₂O→Mg(OH)₂+H₂)。由于肌肉包含79％的水，而骨包含31％的水，预计当植入肌肉中时，与骨相比，Mg-Zn-Ca植入物的生物降解速度如果不是更快的话，那么将至少是相等的。因此，由于上述考虑(预计降解速率相似或更快，并且预计全身生物分布到其他身体组织更快)，这种给药途径被选为该特定终点的最坏情况。此外，评估了动物的与测试制品相关的局部和全身毒性指示。

对于所有参数，当与植入有对照制品的动物相比时，植入有测试制品的动物没有表现出被认为是由测试制品引起的差异。尽管在测试动物和对照动物之间的一些参数存在注意到的差异，但这些值在历史参考范围内或接近历史参考范围，并且不被视为测试制品的影响。用显微镜，在对照和/或测试动物的肾、肺、肾上腺、肝和子宫中有一些自发的背景发现。在所检查的选定器官中没有毒性的证据。

因此，当将测试制品植入大鼠90天，测试制品似乎未表现任何局部或全身毒性迹象。

总之，试验证实了所获得的镁合金的生物相容性。

Claims (17)

1.一种植入物，包括由以下组成的可生物降解的镁合金：镁和

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质，其中所述镁合金具有40μm或更小的平均晶粒度。

2.根据权利要求1所述的植入物，包括由以下组成的可生物降解的镁合金：镁和

-在0.4-0.7wt％范围内的Ca，

-在0.5-0.7wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质。

3.根据权利要求1或2所述的植入物，其中，所述镁合金具有20μm或更小的平均晶粒度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，Ca:(Zn-0.2)重量百分比的比率大于0.1。

5.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，Fe与Zr的重量百分比的比率在1:1至1:20的范围内。

6.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，所述镁合金所包括的Mn、Cu、Ni、Al、Pb、Cd和稀土元素的总杂质低于1000ppm，诸如低于800ppm、低于600ppm或低于400ppm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，所述镁合金和/或所述植入物不包含稀土金属，诸如钇(Y)、钆(Gd)和/或钕(Nd)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，其呈具有一种或多种可生物降解的聚合物、一种或多种玻璃纤维、生物玻璃和/或一种或多种陶瓷材料诸如羟基磷灰石、磷酸三钙、碳酸钙、硫酸钙的复合材料的形式，和/或掺杂有硅酮或镁。

9.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，其是矫形植入物。

10.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其是完全可生物降解的植入物，包括所述可生物降解的镁合金作为包埋于可生物再吸收的玻璃纤维增强的聚合物基质中的自支撑芯。

11.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，包括螺钉、板、销钉、平头钉或钉，诸如髓内钉，优选用于固定骨折和/或截骨术以固定骨碎片以愈合；缝合锚钉、平头钉、螺栓、夹钳、夹子、缝钉、网状物、支撑架、笼、克氏针、支架或其他装置，优选用于骨至骨、软组织至骨、软组织到骨和/或软组织至软组织固定；诸如用于支撑组织或骨愈合或再生的装置；或用于椎体融合和脊柱外科手术中的其他操作的颈椎楔和腰椎笼或板或螺钉。

12.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的植入物的矫形植入物，所述矫形植入物是具有的长度:直径的比率为2或更大的长型骨固定装置。

13.根据权利要求12所述的矫形植入物，其选自螺钉、髓内钉、销钉和克氏针。

14.一种用于制备根据前述权利要求中任一项所述的植入物的方法，所述方法包括

-提供可生物降解的镁合金物体，优选长型物体，所述物体由以下组成：镁和

-在0.3-2wt％范围内的Ca，

-在0.5–6wt％范围内的Zn，

-在50–100ppm范围内的Fe，以及

-在100–900ppm范围内的Zr以及在400–1000ppm范围内的包括Fe和Zr的总杂质，以及

具有的平均晶粒度为40μm或更小，以及

-将所述物体形成为所述植入物或所述植入物的一部分。

15.根据权利要求14所述的方法，包括

-提供可生物降解的镁合金，

-将所述镁合金加热至高于所述镁合金的再结晶温度，诸如至至少200℃的温度，例如至250-400℃,

-将所加热的镁合金形成为具有的平均晶粒度为40μm或更小的所述物体，优选用塑性变形和/或晶粒细化工艺。

16.根据权利要求14或15所述的方法，包括在将所述可生物降解的镁合金形成为所述植入物或所述植入物的一部分之前和/或之后，在160-200℃，诸如160-180℃下，加热所述可生物降解的镁合金至少30分钟，诸如30-180分钟。

17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中，所述将所述物体形成为植入物或所述植入物的一部分包括用以下中的一种或多种加工所述物体：

-机械加工，

-激光加工，

-锻造，

-水射流加工，

-增材制造，诸如包括提供作为粉末、颗粒或线材的所述可生物降解的镁合金，以及

-注射成型，诸如通过触变成型、液态金属成型或金属注射成型，优选通过使用粘结剂，

以形成所述植入物。