一种可降解的锌基合金植入材料在制备骨科植入物中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种可降解的锌基合金植入材料在制备骨科植入物中的应用，所述锌基合金植入材料按质量百分含量，包括0.01wt％‑14.0wt％Fe,0wt％‑13.0wt％功能性元素,余量为Zn。制备时将Zn、Fe和功能性元素混合均匀后置于高纯石墨坩埚中，在SF

Application of degradable zinc based alloy implant material in preparing Department of orthopedics implant

The invention discloses a zinc based alloy implant materials can be degraded by application of Department of orthopedics implants in the system, the zinc base alloy implant materials according to the quality of content, including the 0.01wt% 14.0wt%Fe 0wt% 13.0wt%, functional elements, the rest is Zn. When prepared, the Zn, Fe and functional elements are mixed evenly and then placed in a high-purity graphite crucible, at SF

【技术实现步骤摘要】
一种可降解的锌基合金植入材料在制备骨科植入物中的应用
本专利技术涉及医疗器械
，特别是涉及一种可降解的锌基合金植入材料在制备骨科植入物中的应用。
技术介绍
金属以其优异的力学性能和易加工性，在传统骨科内固定器械领域中一直占据主流。为了避免植入材料与人体发生不良反应，人们对金属材料的选择倾向于耐腐蚀性、惰性更为良好的材料，如纯钛、不锈钢，钴基合金、钛基合金等。然而大多数骨科植入器械在植入人体后所起的作用是暂时性的，在病理期结束后将成为患者的负担和安全风险。如用于骨折内固定的钉/板系统(材质为不锈钢、钴铬钼合金或钛/钛合金等)，需要在断骨愈合后通过二次手术取出；有的器械在植入后不可取出、终身携带，金属离子长期缓慢释放将带来致癌风险；携带金属植入物期间，患者不能进行正常的MRI(核磁共振成像)检查。此外，人体皮质骨的弹性模量为3-20GPa，屈服强度133-193Mpa。而传统的金属植入材料的弹性模量要高出人体皮质骨一个数量级，材料力学性能与天然骨的差异，造成应力遮挡效应、导致骨愈合延迟，错配效应等不良影响。因此传统金属内固定器械在力学性能上尚需要改进。目前市场上出现了材质为完全可降解的高分子内固定系统。这些产品在避免患者二次手术伤害、避免应力遮挡效应、避免MRI干扰和促进骨愈合方面获得良好的效果。但由于高分子材料本身力学性能的限制，这些内固定系统使用的部位只能为非承重部位，无法完全替代传统金属内固定系统。对高强度可吸收内固定系统的研究仍然主要集中在镁及其合金领域，然而由于镁及其合金的降解速度过快，目前尚无使用镁合金材料治疗效果达到临床要求的报道发表。于是人们逐渐试图用可降解金属材料代替传统的“惰性”金属材料和聚合物材料来克服上述材料的缺陷。该方向的研究主要集中在作为人体必需金属元素且力学性能相对较好的镁(Mg)和铁(Fe)上。由于镁和铁在含有丰富氯离子(Cl-)的人体环境中会反应形成氧化膜，该氧化膜疏松多孔，无法对金属材料基体形成有效保护；且镁(Mg)的标准平衡电极电位较高，呈现出较高的降解活性，而铁的标准平衡电极电位则较低，呈现出较低的降解活性。为了克服单一金属元素材料的性能缺陷，将研究重点放在以某一种金属元素A为基体材料，添加其它金属元素形成A基合金。然而在实际开发过程中发现，镁基合金虽然力学性能在植入初期能够满足临床需求，但由于镁的降解速度过快而导致力学性能降低太快，无法满足临床对材料支撑力保持时间的要求。目前对降解速度控制的较为理想的镁合金“JDBM”的耐蚀性接近高纯镁，大约为0.25mm/a(AZ91D2.64mm/a，99.99％Mg0.20mm/a；1cm2:30ml,Immersioncorrosionrate)。此外，镁基合金降解产物(Mg2+，偏碱性)对周围环境的pH会产生影响，不利于组织正常功能的恢复，甚至可能引发溶血反应，因而限制了其在医疗器械领域的应用。与镁基合金相反，铁基合金作为可降解植入材料，其降解速度过慢(0.012mm/a；1cm2:25ml,Immersioncorrosionrate)，过慢的降解速度违背了可降解支架设计的初衷，且其降解产物(Fe3O4、Fe3(PO4)2等)会引发的钙化和炎症，因此可降解铁支架在骨科支架领域一直也未有成功应用的报道。锌的降解产物(Zn2+)对人体无毒害，且是人体必需的金属元素(摄入量约为15mg/天)之一，参与构成多种蛋白及300余种酶反应，且Zn2+/Zn标准电极电势为-0.7618V，大于Mg2+/Mg(-2.372V)而小于Fe2+/Fe(-0.447V)和Fe3+/Fe(-0.037V)，这意味着锌的化学反应活性介于铁和镁之间。降解实验也表明锌的降解时间位于金属镁和铁之间(99.95％Fe0.105mm/a,99.99％Zn0.325mm/a,99.9％Mg1.94mm/a，ASTM_G31-1972方法)。但是，纯锌的力学强度较低，无法直接应用于植入性医疗器械。公开号为CN104587532A的专利申请中公布了一种含有Mg的锌基合金，该合金成分中含Mg0.002-4wt％，余量为锌，并要严格控制其他金属(如Fe、Al、Mn等)杂质的含量。该专利申请中引入镁的主要目的是为了改善锌的力学性能，但仍未解决镁的降解对植入物周围组织环境pH的影响可能给机体带来的损害。公开号为CN103736152A的专利申请中公布了一种含有Ce、Mg、Ca、Cu的锌基合金，该材料中引入了多种金属元素，也是为了改善锌的力学性能，但这些金属元素会给体内植入带来诸多不确定性和安全隐患。因此，对于骨科植入物而言，能够同时具有避免患者二次手术伤害、避免应力遮挡效应和促进骨愈合等特点的可降解金属支架是本领域研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种可降解的锌基合金植入材料在制备骨科植入物中的应用，所述锌基合金植入材料按质量百分含量，包括0.01wt％-14.0wt％Fe，0wt％-13.0wt％功能性元素和余量的Zn；优选的，包括0.5wt％-14wt％Fe和余量的Zn。所述功能性元素包括但不限于Sr、Cu、Ca、Ag、Mg和Zr中的一种或几种；所述功能性元素的质量百分含量为Sr0wt％-13wt％(优选0wt％-8wt％)，Cu0wt％-13wt％(优选0wt％-5wt％)，Ca0wt％-5wt％，Ag0wt％-13wt％，Mg0wt％-13wt％，Zr0wt％-13wt％。所述锌基合金植入材料按质量百分含量，包括14wt％Fe，0.01wt％-2wt％Sr，和/或0.01wt％-3wt％Cu，及余量Zn。所述锌基合金植入材料按质量百分含量，包括0.01wt％-2wt％Fe(优选0.1wt％-2wt％)，0.01wt％-2wt％Sr，0wt％-5wt％Ca；优选的，包括0.1wt％-1.5wt％Fe，0.1wt％-1wt％Sr，0.1wt％-1wt％Ca,和余量的Zn。所述锌基合金植入材料按质量百分含量，包括14wt％Fe，0.01wt％-2wt％Sr，0wt％-3wt％Cu和余量的Zn；优选的，包括14wt％Fe，0.1wt％-1.5wt％Sr，0.2wt％-2wt％Cu和余量的Zn。所述锌基合金植入材料按质量百分含量，还包括0.1wt％-5wt％Ca；优选的，包括14wt％Fe，0.5wt％-1.5wt％Sr，0.1wt％-0.5wt％Cu，0.5wt％-2wt％Ca和余量的Zn。所述锌基合金植入材料按质量百分含量，还包括0.01wt％-13wt％Mg和/或Ag；优选的，包括14wt％Fe，0.1wt％-1wt％Ag和余量的Zn。所述锌基合金植入材料中Zn、Fe和功能性元素的纯度要大于99.99％，杂质总含量≤0.01％。所述锌基合金植入材料的制备方法为：按质量百分含量，将Zn，Fe和所使用的功能性元素混合后置于高纯石墨坩埚中，在SF6和CO2的混合气体气氛下熔炼，拉拔、退火，得到所述锌基合金植入材料。所述骨科植入物的制备方法为：按质量百分含量，将Zn，Fe和所使用的功能性元素混合后置于高纯石墨坩埚中，在SF6和CO2的混合气体气氛下熔炼，拉拔、退火，得到管状的所述锌基合金植入材料；再经雕刻、抛光，得到所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降解的锌基合金植入材料在制备骨科植入物中的应用，其特征在于，所述锌基合金植入材料按质量百分含量，包括0.01wt％‑14.0wt％Fe，0wt％‑13.0wt％功能性元素和余量的Zn；优选的，包括0.5wt％‑14wt％Fe和余量的Zn。

【技术特征摘要】
2016.03.10 CN PCT/CN2016/0760661.一种可降解的锌基合金植入材料在制备骨科植入物中的应用，其特征在于，所述锌基合金植入材料按质量百分含量，包括0.01wt％-14.0wt％Fe，0wt％-13.0wt％功能性元素和余量的Zn；优选的，包括0.5wt％-14wt％Fe和余量的Zn。2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述功能性元素包括但不限于Sr、Cu、Ca、Ag、Mg和Zr中的一种或几种；所述功能性元素的质量百分含量为Sr0wt％-13wt％(优选0wt％-8wt％)，Cu0wt％-13wt％(优选0wt％-5wt％)，Ca0wt％-5wt％，Ag0wt％-13wt％，Mg0wt％-13wt％，Zr0wt％-13wt％。3.根据权利要求2所述应用，其特征在于，所述锌基合金植入材料按质量百分含量，包括14wt％Fe，0.01wt％-2wt％Sr，和/或0.01wt％-3wt％Cu，及余量Zn。4.根据权利要求2所述应用，其特征在于，所述锌基合金植入材料按质量百分含量，包括0.01wt％-2wt％Fe(优选0.1wt％-2wt％)，0.01wt％-2wt％Sr，0wt％-5wt％Ca；优选的，包括0.1wt％-1.5wt％Fe，0.1wt％-1wt％Sr，0.1wt％-1wt％Ca,和余量的Zn。5.根据权利要求2所述应用，其特征在于，所述锌基合金植入材料按质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海军，王鲁宁，周超，尹玉霞，鲁守涛，赵彦伟，
申请(专利权)人：山东瑞安泰医疗技术有限公司，王鲁宁，
类型：发明
国别省市：山东,37