多孔锌银合金生物支架材料的制备方法技术

本发明专利技术多孔锌银合金生物支架材料的制备方法，涉及一种假体材料或假体被覆材料，该方法是将质量比为锌∶银＝98～95:2～5的锌银合金通过压缩空气渗流法，以氯化钠颗粒为造孔剂，制得银的质量百分比含量为2～5％的具有优异的抑菌性能的多孔锌银合金生物支架材料，克服了现有技术制备生物支架材料所存在的工艺危险、繁杂以及所制备出的生物支架材料不具有抑菌性能的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
多孔锌银合金生物支架材料的制备方法
本专利技术的技术方案涉及一种假体材料或假体被覆材料，具体地说是多孔锌银合金生物支架材料的制备方法。
技术介绍
在可降解的医用生物材料领域中，金属锌、镁和铁及其合金因为具有良好的生物相容性，力学性能和体内降解性能，已被许多科研人员所研究和开发。相比于镁和铁及其合金，锌及锌合金，如Zn-Ca、Zn-Mg、Zn-Sr和Zn-Al-Cu，在腐蚀的环境中有更适宜的降解速率，所以更适于作为降解速率要求低的可降解的生物植入材料植入人体内。锌是人体重要的营养元素之一，人体的正常生长、伤口的愈合、骨的生长和DNA转录因子的合成这些生理功能都离不开锌元素。除了上述的几种锌合金以外，Zn-Ag合金也是一种优异的生物植入材料。其中，银是人体内重要的微量元素之一，正常人每天摄取的银大约是0.5～2.5μg。在最近几十年中，银被成功的用于伤口的愈合以及牙科植入当中。银添加到锌中可以有效地减小锌的晶粒平均尺寸从而增加锌的力学性能。当然，最重要的是，Zn-Ag合金能有效的阻止细菌附着在植入物的样品表面上，并且银离子能有效的杀死细菌。众所周知，锌的密度是7.14g/cm3，银的密度是10.49g/cm3，所以Zn-Ag合金的密度远大于人骨的密度1.8～2.0g/cm3，这会增加植入物的重量，从而使伤口产生负担，愈合困难。为了解决这一难题，将其制备成多孔结构已经在最近几年被许多科研人员所研发。多孔结构的金属材料植入人体内，可以更好地有利于骨组织向内生长以及营养物质的运输和传递，同时可以解决伤口的负担，增加其阻尼效果。CN105944140A公开了铈锌镍合金/超高分子量聚乙烯支架材料的制备方法，通过化学镀的方式制备出铈锌镍合金/超高分子量聚乙烯支架，整套流程需要的溶液复杂多样，例如高锰酸钾溶液和丁酮，都是危险化学品，整套工艺复杂且具有一定危险性，重要的是得到的支架材料不具有抑菌性能。CN106086838A公开了一种钕锌钴合金/聚丙烯支架材料的制备方法，首先需要将聚丙烯支架通过改性溶液得到改性聚丙烯支架，这个方法过程所用溶液中含有丙酮溶液，是危险化学品，而且得到的支架也不具有抑菌性能。CN106310374A公开了一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，是将牛锻烧松质骨骨矿多孔支架在镁源和磷源溶液中进行水热反应，然后高温煅烧，煅烧的温度在1000摄氏度左右，这个过程原料来源并不广泛，工艺繁杂，制备的支架不具有抑菌性能。CN104258458B公开了可降解开孔多孔锌及锌合金生物材料及其制备方法，首先是让氯化钠颗粒进行烧结，得到多孔的氯化钠预制体结构，再将基体溶液倒入装有氯化钠预制体的模腔，最后进行压力渗流铸造，此方法还需要用车床除去含有氯化钠预制体的锌及其合金块体的外表皮，再用1mol/L的氢氧化钠滤除氯化钠，最后得到可降解的多孔锌及其合金的生物材料。这种工艺不仅有一定的危险性且工艺繁杂，更主要的是制备出的支架材料不具有抑菌性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供多孔锌银合金生物支架材料的制备方法，将质量比为锌∶银＝98～95:2～5的锌银合金通过压缩空气渗流法，以氯化钠颗粒为造孔剂，制得银的质量百分比含量为2～5％的具有优异的抑菌性能的多孔锌银合金生物支架材料，克服了现有技术制备生物支架材料所存在的工艺危险、繁杂以及所制备出的生物支架材料不具有抑菌性能的缺陷。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：多孔锌银合金生物支架材料的制备方法，具体步骤如下：第一步，制备锌银合金熔液：按质量比为纯锌块∶银颗粒＝98～95:2～5称取所需量的原料：商业铸态纯锌块和纯银颗粒，其中纯锌块的化学成分是含质量百分比为99.99％的Zn、0.0012％的Pb、0.002％的Cd、0.0008％的Fe、0.0001％的Cu、0.0003％的Sn和0.0004％的Al，纯银颗粒的化学成分是含质量百分比为99.99％的Ag、0.001％的B、0.003％的O、0.002％的N和0.001％的H，将所称取的商业铸态纯锌块放入石墨坩埚中，然后一起放入坩埚电阻炉中加热至660℃使纯锌块完全熔化并保温30分钟，再将所称取的纯银颗粒加入到锌熔液中，用石墨棒搅拌直接银颗粒完全熔化到锌熔液中，将该坩埚电阻炉加热至530～560℃，并保温30分钟，制得银含量的质量百分比在2～5％的锌银合金熔液，待用；第二步，预处理氯化钠颗粒：用50～100目的筛子筛出颗粒粒径在150～400μm氯化钠颗粒，按氯化钠与锌银合金溶液的质量比为1∶2.3称取所需用量的上述氯化钠颗粒，放入高度为230mm，直径为70mm的圆柱型钢模具中，该模具底端钻出5个直径为1.5mm的小圆眼，将该模具与氯化钠颗粒一起放入坩埚电阻炉，在360～380℃条件下保温1小时，由此完成预处理氯化钠颗粒，待用；第三步，制备含有氯化钠颗粒的多孔锌银合金支架材料：待上述第一步步骤和第二步步骤中的保温时间结束，分别从坩埚电阻炉中取出装有锌银熔液的石墨坩埚和装有氯化钠颗粒的圆柱型钢模具，将装有锌银熔液的石墨坩埚中的锌银熔液快速倒入装有完成预处理氯化钠颗粒的圆柱型钢模具中，并立即将连接有气泵的钢材质的盖子盖到该圆柱型钢模具上，用气泵立即向该圆柱型钢模具中冲入空气，该圆柱型钢模具内的气压保持在3～5MPa，保压5～7分钟，最后结束渗流，由此制得含有氯化钠颗粒的多孔锌银合金支架材料；第四步，制备多孔锌银合金生物支架材料：待上述第三步制得的含有氯化钠颗粒的多孔锌银合金支架材料冷却后，将其放入塑料杯中用自来水超声波处理清洗8小时，然后再用去离子水超声波清洗1小时，期间需每隔6分钟换水，以去除支架材料内部的全部氯化钠颗粒，然后将该支架材料放入电热鼓风干燥箱中，在100℃条件下烘干1小时，再放入真空干燥箱抽真空至-0.1MPa，并100℃条件下烘干2小时，由此制得孔隙率为59±1.2％的银的质量百分比含量为2～5％的多孔锌银合金生物支架材料。上述多孔锌银合金生物支架材料的制备方法，所涉及到的原料、试剂和设备均由公知途径获得，所涉及的操作工艺是本领域技术人员能够掌握的。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术具有如下突出的实质性特点和显著进步：(1)本专利技术方法，将质量比为锌∶银＝98～95:2～5的锌银合金通过压缩空气渗流法，以氯化钠颗粒为造孔剂，制得银的质量百分比含量为2～5％的具有优异的抑菌性能的多孔锌银合金生物支架材料，克服了现有技术制备生物支架材料所存在的工艺危险、繁杂以及所制备出的生物支架材料不具有抑菌性能的缺陷。(2)CN105944140A公开了铈锌镍合金/超高分子量聚乙烯支架材料的制备方法，该方法整套流程需要的溶液复杂多样，例如高锰酸钾溶液和丁酮，都是危险化学品，整套工艺复杂且具有一定危险性，重要的是得到的支架材料不具有抑菌性能，本专利技术方法制备工艺简单不复杂，最终清洗氯化钠颗粒只需用自来水超声波清洗即可，所制得的多孔锌银合金生物支架材料具有优异的抑菌性能。(3)CN106086838A公开了一种钕锌钴合金/聚丙烯支架材料的制备方法，该方法过程所用溶液中含有丙酮溶液，是危险化学品，而且得到的支架也不具有抑菌性能，本专利技术方法制备工艺简单不复杂，最终清洗氯化钠颗粒只需用自来水超声波清洗即可，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多孔锌银合金生物支架材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：第一步，制备锌银合金熔液：按质量比为纯锌块∶银颗粒＝98～95:2～5称取所需量的原料：商业铸态纯锌块和纯银颗粒，其中纯锌块的化学成分是含质量百分比为99.99%的Zn、0.0012%的Pb、0.002%的Cd、0.0008%的Fe、0.0001%的Cu、0.0003%的Sn和0.0004%的Al，纯银颗粒的化学成分是含质量百分比为99.99%的Ag、0.001%的B、0.003%的O、0.002%的N和0.001%的H，将所称取的商业铸态纯锌块放入石墨坩埚中，然后一起放入坩埚电阻炉中加热至660℃使纯锌块完全熔化并保温30分钟，再将所称取的纯银颗粒加入到锌熔液中，用石墨棒搅拌直接银颗粒完全熔化到锌熔液中，将该坩埚电阻炉加热至530～560℃，并保温30分钟，制得银含量的质量百分比在2～5%的锌银合金熔液，待用；第二步，预处理氯化钠颗粒：用50～100目的筛子筛出颗粒粒径在150～400μm氯化钠颗粒，按氯化钠与锌银合金溶液的质量比为1∶2.3称取所需用量的上述氯化钠颗粒，放入高度为230mm，直径为70mm的圆柱型钢模具中，该模具底端钻出5个直径为1.5mm的小圆眼，将该模具与氯化钠颗粒一起放入坩埚电阻炉，在360～380℃条件下保温1小时，由此完成预处理氯化钠颗粒，待用；第三步，制备含有氯化钠颗粒的多孔锌银合金支架材料：待上述第一步步骤和第二步步骤中的保温时间结束，分别从坩埚电阻炉中取出装有锌银熔液的石墨坩埚和装有氯化钠颗粒的圆柱型钢模具，将装有锌银熔液的石墨坩埚中的锌银熔液快速倒入装有完成预处理氯化钠颗粒的圆柱型钢模具中，并立即将连接有气泵的钢材质的盖子盖到该圆柱型钢模具上，用气泵立即向该圆柱型钢模具中冲入空气，该圆柱型钢模具内的气压保持在3～5MPa，保压5～7分钟，最后结束渗流，由此制得含有氯化钠颗粒的多孔锌银合金支架材料；第四步，制备多孔锌银合金生物支架材料：待上述第三步制得的含有氯化钠颗粒的多孔锌银合金支架材料冷却后，将其放入塑料杯中用自来水超声波处理清洗8小时，然后再用去离子水超声波清洗1小时，期间需每隔6分钟换水，以去除支架材料内部的全部氯化钠颗粒，然后将该支架材料放入电热鼓风干燥箱中，在100℃条件下烘干1小时，再放入真空干燥箱抽真空至‑0.1MPa，并100℃条件下烘干2小时，由此制得孔隙率为59 ±1.2%的银的质量百分比含量为2～5%的多孔锌银合金生物支架材料。...

【技术特征摘要】
1.多孔锌银合金生物支架材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：第一步，制备锌银合金熔液：按质量比为纯锌块∶银颗粒＝98～95:2～5称取所需量的原料：商业铸态纯锌块和纯银颗粒，其中纯锌块的化学成分是含质量百分比为99.99%的Zn、0.0012%的Pb、0.002%的Cd、0.0008%的Fe、0.0001%的Cu、0.0003%的Sn和0.0004%的Al，纯银颗粒的化学成分是含质量百分比为99.99%的Ag、0.001%的B、0.003%的O、0.002%的N和0.001%的H，将所称取的商业铸态纯锌块放入石墨坩埚中，然后一起放入坩埚电阻炉中加热至660℃使纯锌块完全熔化并保温30分钟，再将所称取的纯银颗粒加入到锌熔液中，用石墨棒搅拌直接银颗粒完全熔化到锌熔液中，将该坩埚电阻炉加热至530～560℃，并保温30分钟，制得银含量的质量百分比在2～5%的锌银合金熔液，待用；第二步，预处理氯化钠颗粒：用50～100目的筛子筛出颗粒粒径在150～400μm氯化钠颗粒，按氯化钠与锌银合金溶液的质量比为1∶2.3称取所需用量的上述氯化钠颗粒，放入高度为230mm，直径为70mm的圆柱型钢模具中，该模具底端钻出5个直径为1.5mm的小...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔春翔，谢宇，赵立臣，张喆，戚玉敏，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12