專利名稱：生物體內(nèi)可吸收的Mg－Zn－Ca三元鎂合金材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種生物醫(yī)用材料領域的多元鎂合金，具體的說，是一種生物體內(nèi)可吸收的Mg-Zn-Ca三元鎂合金材料。
背景技術：
生物體內(nèi)可降解吸收材料是生物材料發(fā)展的重要方向之一，目前研究開發(fā)的生物體內(nèi)可降解吸收材料主要是聚合物材料和某些陶瓷材料，如聚乳酸、聚己內(nèi)酯、磷酸鈣等。但由于聚合物材料的力學性能通常較低、陶瓷材料的塑韌性較差，金屬材料則具有較好綜合力學性能，因此，金屬基生物體內(nèi)可降解吸收材料具有重要的醫(yī)療應用價值。鎂是地球上儲量最豐富的元素之一，也是人體內(nèi)第四位、細胞內(nèi)第二位最豐富的陽離子，是人體中不可缺少的重要營養(yǎng)元素，在人體中總量約20多克。鎂在生命過程中促進骨及細胞的形成，催化或激活機體300多種酶系，參與體內(nèi)能量代謝，并且在能量的輸送、貯存以及利用中是關鍵的元素。鎂在體內(nèi)三大代謝中通過調節(jié)核糖體DNA及RNA的結構而對蛋白質的合成起關鍵作用。人體內(nèi)鎂的平衡調節(jié)是由腸道吸收及腎臟排泄來完成的。鎂對人體的神經(jīng)、肌肉和心臟功能具有重要作用，鎂缺乏是某些嚴重心律失常、缺血性心臟病、高血壓，特別是動脈硬化、心肌梗塞、猝死的病因學因素之一。鎂做為生物醫(yī)用材料具有良好的醫(yī)學安全性基礎，尤其適用于心血管疾病的治療中。
經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，B.Heublein等人在《Heart》(心臟)雜志2003年89卷第651-656頁中報道了“Biocorrosion of Magnesium AlloysA NewPrinciple in Cardiovascular Implant Technology？”(鎂合金的生物學腐蝕一種心血管植入技術的新原理？)，他們通過動物(豬)實驗研究AE21鎂合金(Mg-2％Al-1％Re，其中稀土Re包括Ce、Pr、Nd元素)用做心血管介入治療的支架的可行性，結果發(fā)現(xiàn)鎂合金的生物相容性良好，植入血管后不產(chǎn)生血栓栓塞等問題，具有良好的應用潛力。文獻中研究的鎂合金中含有Al元素和稀土元素，雖然鎂的生物相容性基礎良好，但Al元素不屬于人體的必需微量元素，被認為具有神經(jīng)毒性，是導致早老性癡呆的因素，而稀土元素的生物相容性也存在爭議，一般認為稀土元素在體內(nèi)的累積將表現(xiàn)為毒性作用。而現(xiàn)有的Mg-Zn及其Mg-Zn-Ca三元鎂合金材料都是應用于一般工業(yè)中，至今尚未發(fā)現(xiàn)將Mg-Zn基的多元鎂合金材料應用于生物醫(yī)用材料的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種生物體內(nèi)可吸收的Mg-Zn-Ca的三元鎂合金材料，使其作為生物醫(yī)用材料，克服了技術偏見。本發(fā)明利用鎂在水介質中的化學反應轉變?yōu)殒V離子，鎂離子通過體內(nèi)的吸收和腎臟的代謝來調節(jié)平衡，從而使鎂合金材料在體內(nèi)逐漸被降解吸收。本發(fā)明的材料具有良好的生物相容性和力學性能，在血管介入治療的支架以及可吸收的骨釘、骨板等醫(yī)學領域具有重要的應用價值。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明的組分及重量百分比為Zn1-8％，Ca 0.1-2％，余量為Mg。
為獲得最佳的綜合力學性能和生物學腐蝕性能，重量百分比范圍進一步為Zn 6±0.5％，Ca 0.5±0.1％，余量為Mg。在此范圍中，本發(fā)明材料抗拉強度達到約300MPa，而塑性保持在約8-10％，這種強度和塑性的優(yōu)良結合可保證材料的加工變形性能和醫(yī)療應用對材料強度的要求。同時，其在生物體液或血液環(huán)境中的生物學腐蝕性能良好，通過控制體液或血液環(huán)境中成分、離子濃度和pH值等可調節(jié)其被吸收的速率，從而滿足治療時對醫(yī)療器械的力學性能保持時間的要求。
本發(fā)明的Mg-Zn-Ca三元鎂合金材料須采用高純度的原材料和高潔凈度的熔煉技術來制造。原材料Mg的純凈度不小于99.99％，Zn的純凈度大于等于99.999％，Ca的純凈度大于等于99.75％。高潔凈的熔煉需要采用惰性氣體氬氣保護，采用專用的石墨或鈦坩堝熔煉，熔煉溫度在約750℃，然后在一種專用的鐵制模具中澆注鑄錠。鑄錠再經(jīng)熱處理和形變加工后制成所需的型材，從型材制成植入體內(nèi)的各種醫(yī)療器械來使用。
本發(fā)明是由全營養(yǎng)元素Mg、Zn、Ca組成的三元鎂合金體系。Zn作為Mg中重要的合金元素，可形成MgZn相，不僅提高鎂的強度，也改善鎂的腐蝕性能。Ca具有細化晶粒的作用，從而提高鎂的強度和塑性等。同時，Zn是對細胞生長發(fā)育有重要影響的元素，Ca是骨的主要組成元素。Mg、Zn、Ca都是人體必須的營養(yǎng)元素，因此，由它們組成的合金體系具有良好的生物相容性和力學性能基礎，可較好地滿足血管內(nèi)支架、骨釘、骨板等醫(yī)療應用領域對材料綜合力學性能和生物學安全的要求。
具體實施例方式
實施例1三元Mg-Zn-Ca合金材料，其中重量百分比Zn為1％，Ca為0.1％。原材料Mg的純凈度不小于99.99％，Zn的純凈度大于等于99.999％，Ca的純凈度大于等于99.75％。經(jīng)過在氬氣保護下的高潔凈度熔煉和澆鑄后，再經(jīng)過熱處理和變形加工后制成所需型材來使用。該材料具有良好的生物相容性和力學性能，其抗拉強度為230MPa，塑性為12％，可在生物體液或血液環(huán)境中降解吸收。
實施例2三元Mg-Zn-Ca合金材料，其中重量百分比Zn為6％，Ca為0.5％。原材料Mg的純凈度大于等于99.99％，Zn的純凈度大于等于99.999％，Ca的純凈度大于等于99.75％。經(jīng)過在氬氣保護下的高潔凈度熔煉和澆鑄后，再經(jīng)過熱處理和變形加工后制成所需型材來使用。該材料具有良好的生物相容性和力學性能，其抗拉強度為300MPa，塑性為8％，可在生物體液或血液環(huán)境中降解吸收。
實施例3三元Mg-Zn-Ca合金材料，其中重量百分比Zn為8％，Ca為2％。原材料Mg的純凈度大于等于99.99％，Zn的純凈度大于等于99.999％，Ca的純凈度大于等于99.75％。經(jīng)過在氬氣保護下的高潔凈度熔煉和澆鑄后，再經(jīng)過熱處理和變形加工后制成所需型材來使用。該材料具有良好的生物相容性和力學性能，其抗拉強度為260MPa，塑性為2％，可在生物體液或血液環(huán)境中降解吸收。
權利要求
1.一種生物體內(nèi)可吸收的Mg-Zn-Ca三元鎂合金材料，其特征在于，組分及重量百分比為Zn 1-8％，Ca 0.1-2％，余量為Mg。
2.根據(jù)權利要求1所述的生物體內(nèi)可吸收的Mg-Zn-Ca三元鎂合金材料，其特征是，組分及重量百分比為Zn 6±0.5％，Ca 0.5±0.1％，余量為Mg。
3.根據(jù)權利要求1或者2所述的生物體內(nèi)可吸收的Mg-Zn-Ca三元鎂合金材料，其特征是，Mg的純凈度大于等于99.99％。
4.根據(jù)權利要求1或者2所述的生物體內(nèi)可吸收的Mg-Zn-Ca三元鎂合金材料，其特征是，Zn的純凈度大于等于99.999％。
5.根據(jù)權利要求1或者2所述的生物體內(nèi)可吸收的Mg-Zn-Ca三元鎂合金材料，其特征是，Ca的純凈度大于等于99.75％。
全文摘要
一種生物醫(yī)用材料領域的生物體內(nèi)可吸收的Mg－Zn－Ca三元鎂合金材料。本發(fā)明組分及重量百分比為Zn 1－8％，Ca 0.1－2％，余量為Mg。本發(fā)明是一種由全營養(yǎng)元素Mg、Zn、Ca組成的三元鎂合金體系，采用高純度的原材料和高潔凈度的熔煉技術來制造，利用鎂在水介質中的化學反應轉變?yōu)殒V離子，鎂離子通過體內(nèi)的吸收和腎臟的代謝來調節(jié)平衡，從而使鎂合金材料在體內(nèi)逐漸被降解吸收。本發(fā)明的材料具有良好的生物相容性和力學性能，在血管介入治療的支架以及可吸收的骨釘、骨板等醫(yī)學領域具有重要的應用價值。
文檔編號A61L27/04GK1792383SQ20051011179
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權日2005年12月22日
發(fā)明者張小農(nóng) 申請人:上海交通大學