本发明专利技术公开了一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片及其制备方法，针对锌合金进行加工，通过熔炼、铸造、退火、挤压、轧制、整平、冲孔等工艺制备出厚度为0.05mm~0.5mm的锌合金薄片，用于开发出一种新型的引导骨再生的医用可降解锌合金薄片，该屏障膜具有良好的生物相容性，既满足可降解又具有300MPa以上的力学强度和维持再生空间的能力。可用于生物医用可降解引导骨再生屏障膜以及基于骨缺损修复所有医学应用领域。
Medical degradable zinc alloy sheet for guiding bone regeneration and preparation method thereof
The invention discloses a medical degradable zinc alloy sheet for guiding bone regeneration and a preparation method thereof. A zinc alloy sheet with a thickness of 0.05mm~0.5mm is prepared by melting, casting, annealing, extrusion, rolling, leveling, punching and other processes for processing zinc alloy, and is used for developing a new type of guiding bone regeneration. Medical biodegradable zinc alloy sheet, the barrier membrane has good biocompatibility, both degradable and has a mechanical strength of more than 300 MPa and the ability to maintain the regeneration space. It can be used in biomedical biodegradable guided bone regeneration barrier membrane and in all medical applications based on bone defect repair.
【技术实现步骤摘要】
一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片及其制备方法
本专利技术涉及一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片及其制备方法，属于金属材料、生物医用材料及其加工
技术介绍
医用材料的研究与开发对国民经济和社会的发展具有十分重要的意义，使用新型的医用材料，可以使患者获得康复，大大提高了人类的生命质量。锌及锌合金是近年来发展很快的一类医用金属材料，它具备良好的生物相容性，而且具有在生物体液环境下实现降解的功能，可以满足临床上对可降解医用植入材料的要求。而限制金属锌作为临床应用的可降解医用材料的主要原因是纯锌的力学性能较差，其拉伸强度不足100Mpa，临床上对骨组织工程植入材料要求其力学强度达到200MPa以上，延伸率超过10%，纯锌的力学性能达不到临床使用要求。通过合金化能改善锌合金综合机械性能，同时加快锌合金在生物环境下的降解，实现其在生物医学领域的应用。专利201610729020.1“生物可降解医用Zn-Li-X系合金材料及制备与应用”提出的在Zn-(0.1%~10wt%)Li中添加Cu、Ag、Mn、Mg、Si、Ca、Sr中的元素，制得的锌合金具有良好的综合力学性能、生物相容性和可调控的降解速率等优点，可以用于制备血管内支架、骨内植入物等。专利201610726899.4“可降解医用Zn-Li-Fe三元合金材料及制备应用”提出的将Zn-Li-Fe三元合金材料通过挤压轧制拉拔组合工艺制成丝材以及支架用毛细管材。专利201510575728.1“镁材料作为口腔GTR或GBR膜材料的应用”提出的在AZ31镁合金上采用微弧氧化涂层处理制得的口腔用引导骨再生膜材料，镁合金引导骨再生膜降解速率过快，AZ31镁合金中还含有3%的元素铝，铝元素对人体有生物毒性，过量摄入铝会致人痴呆，且材料力学性能较差，临床应用可能性较低。专利201710030803.5“高强韧低膨胀锌基耐磨合金薄板的制备方法”提出了对ZA33锌基耐磨合金进行多次预热轧制的方法，制得0.5mm-3mm的锌合金薄板，该合金中也含有较多含量的铝元素，是应用在工业中的一种耐磨合金，不具备生物医用材料的相关特性，因此无法实现医学应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，公开一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片，厚度为0.05mm～0.5mm，其包含100重量份纯度为99.99%的锌和0.05～0.5重量份纯度为99.9%的锂。进一步地，还包括0.05～0.3重量份纯度为99.9%的银、锶、镁或铋。进一步地，所述锌合金薄片能够通过冲压、冲孔、压制和/或机械加工制成牙科使用的引导骨再生膜或骨科使用的骨缺损填充固定网或与骨水泥一起制成骨缺损修复使用的诱导骨再生填充材料。本专利技术还公开这一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片的制备方法，包含如下步骤：(1)、熔炼：按照权利要求1或权利要求2的材料及重量份依次放入坩埚中，在温度为450℃～650℃下，先将锌熔化，然后分别加入锂和银、锶、镁或铋，搅拌均匀，得到锌合金熔体；(2)、铸造：将上述锌合金熔体经过精炼、静置，450℃~550℃下浇注后冷却，得到锌合金铸锭；(3)、均匀化退火：将步骤2制得的锌合金铸锭置于热处理炉中，在200℃～350℃保温12～56h后，采用室温水淬，得到经均匀化退火处理的锌合金铸锭；(4)、挤压：将步骤3制得的锌合金铸锭放入到200℃～350℃的热处理炉中保温30～90min，将其放入挤压筒中，以0.5m/min～2m/min挤压速度对加热的锌合金铸锭进行挤压，以10︰1~50︰1的挤压比得到厚度为1~6mm的挤压板材；(5)、轧制：在200℃～350℃保温0.5～3h后进行轧制，并在轧制过程中进行中间处理和退火，轧制时每道次压下量为5%～20%，当累积变形量达到30%～70%后，进行中间退火，中间退火温度为100℃～400℃，保温时间是10～60min，重复上述轧制和中间退火工艺，最终得到厚度为0.05mm～0.5mm的锌合金薄片；(6)整平：将轧制后的锌合金薄片在平整机上施加3～10MPa压强压平，获得引导骨再生的可降解锌合金薄片。本专利技术的积极效果在于：临床上应用广泛的钛合金用来支撑骨再生材料，虽然具有良好的生物力学特性，但是由于钛合金无法降解，无生物活性，需要进行二次手术取出。采用可降解的胶原膜虽然生物相容性好、具有凝血作用、纤维网络结构有利于细胞的附着，但胶原膜力学性能差，无支撑作用，空间维持能力差，很难辅助实现骨缺损修复。本专利技术制备的引导骨再生的可降解锌合金薄片，既具有优良的力学性能，又可以实现降解，具有以下明显优势：（1）可在体液环境下降解，降解的锌有促进骨质生长和愈合的作用；（2）力学性能优异，拉伸强度达300MPa以上，延伸率超过25%，满足临床上对骨组织工程可降解植入材料力学强度和延伸率的要求；（3）锌资源丰富，可以有效降低引导骨再生膜的材料成本。附图说明图1是本专利技术实施例1、2、3、4获得的厚度为0.05~0.5mm的锌合金薄片的外观照片。图2是本专利技术实施例1获得的厚度为0.5mm的Zn-1.0%Li合金薄片的内部显微组织照片。图3是本专利技术实施例2获得的厚度为0.05mm的Zn-0.5%Ag-1.0%Li合金薄片的内部显微组织照片。图4是本专利技术实施例3获得的厚度为0.1mm的Zn-0.05%Sr-0.05%Li合金薄片的内部显微组织照片。图5是本专利技术实施例4获得的厚度为0.1mm的Zn-0.05%Mg-0.5%Li合金薄片的内部显微组织照片。图6是本专利技术实施例5获得的厚度为0.1mm的Zn-0.5%Bi-0.5%Li合金薄片的内部显微组织照片。图7是本专利技术实施例1～5获得的厚度为0.1mm的锌锂系列合金薄片在Hank’s溶液中浸泡35天的质量损失图，检测锌合金薄片在模拟体液中的可降解性。图8是本专利技术实施例1～5获得的厚度为0.1mm的锌锂系列合金薄片在Hank’s溶液中浸泡35天的pH变化图，检测锌合金薄片降解过程中模拟体液中的pH值变化。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。实施例1：针对成分为Zn-1%Li的引导骨再生医用可降解锌合金薄片的制备，按锌合金溶液中Li的质量分数为1%、余量为Zn配比材料，然后将材料加入到坩埚中，在450℃下熔炼，搅拌均匀，得到锌合金熔体；将上述锌合金熔体经过精炼、静置，在450℃下浇注后冷却，得到锌合金铸锭；然后将制得的锌合金铸锭置于热处理炉中，在200℃保温12h后水淬，得到经均匀化退火处理的锌合金铸锭；将制得的锌合金铸锭放入到200℃的热处理炉中保温30min，将其放入挤压筒中，以0.5m/min挤压速度对加热的锌合金铸锭进行挤压，挤压比为50：1，得到厚度为1mm的挤压板材；将制得的挤压板材除去表面杂质及缺陷，在200℃保温1h后进行轧制，并在轧制过程中进行中间处理和退火处理，轧制时每道次压下量为5%，当累积变形量达到30%后，进行中间退火，中间退火温度为100℃，保温时间是10min，重复上述轧制和中间退火工艺，最终得到厚度为0.5mm的Zn-1%Li合金薄片。通过上述制备方法制得的厚度为0.5mm的Zn-1%Li合金薄片外观照片见图1，其内部显微组织照片见图2，其失重腐蚀速率见图7，其腐蚀过程中p本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片，厚度为0.05mm～0.5mm，其特征在于：其包含100重量份纯度为99.99%的锌和0.05～0.5重量份纯度为99.9%的锂。
【技术特征摘要】
1.一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片，厚度为0.05mm～0.5mm，其特征在于：其包含100重量份纯度为99.99%的锌和0.05～0.5重量份纯度为99.9%的锂。2.根据权利要求1所述的一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片，其特征在于：还包括0.05～0.3重量份纯度为99.9%的银、锶、镁或铋。3.根据权利要求1或2所述的一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片，其特征在于：所述锌合金薄片能够通过冲压、冲孔、压制和/或机械加工制成牙科使用的引导骨再生膜或骨科使用的骨缺损填充固定网或与骨水泥一起制成骨缺损修复使用的诱导骨再生填充材料。4.根据权利要求1或2所述的一种引导骨再生的医用可降解锌合金薄片的制备方法，其特征在于：包含如下步骤：(1)、熔炼：按照权利要求1或权利要求2的材料及重量份依次放入坩埚中，在温度为450℃～650℃下，先将锌熔化，然后分别加入锂和银、锶、镁或铋，搅拌均匀，得到锌合金熔体；(2)、铸造：将上述锌合金熔体经过精炼、静置...
【专利技术属性】
技术研发人员：余琨，张玉，戴翌龙，顼向春，房洪杰，刘慧，
申请(专利权)人：烟台南山学院，中南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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