一种可降解镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可降解镁合金，包括：Zn，1‑4％；Ca，0.5‑4％；Sr，0.1‑0.9％；Ga，0.3‑2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。本发明专利技术还公开了一种可降解镁合金制备方法，包括：按照各组分的比例分别称取对应质量的Zn、Ca、Sr、Ga和Mg；Sr、Ga放入真空熔炉内，并抽真空到10

A Degradable Magnesium Alloy and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种可降解镁合金及其制备方法
本专利技术涉及医疗器械
，具体而言，涉及一种可降解镁合金及其制备方法。
技术介绍
目前国内外在软组织和前交叉韧带重建手术中，出于定位考虑需打出骨道。根据体质不同，患者一般术后4-6个月骨道自然愈合。但是由于人体组织液反复冲刷刺激和定位缝线雨刷效应，骨道存在一定几率产生炎症延缓愈合甚至造成韧带定位手术失败。这一问题已经引起医学界广泛重视，但是还没有有效解决方法。解决这一问题最直接方法就是用可吸收骨修复材料填充创口。目前使用较多的可吸收骨修复材料有可吸收生物陶瓷、可吸收高分子材料等。生物陶瓷作为植入物能满足人工骨的一般要求，其优点是生物相容性好，缺点是机械性能较差，硬而脆，易断裂且降解吸收缓慢，弹性模量与骨不匹配应力遮蔽明显。可吸收高分子材料以PLA、PLGA为代表的，其强度偏低，并且分解过程会改变人体环境。纯镁的密度为1.74g/cm3，镁合金的密度为1.75-1.84g/cm3，与人皮质骨密度(1.8-2.1g/cm3)相近，要远低于医用钛合金(密度为4.5g/cm3)和医用不锈钢(密度为7.6g/cm3)。镁及其合金的杨氏模量约为41-45GPa，不及医用钛合金的1/3，与人体皮质骨弹性模量更为接近。在骨科应用中，能够有效缓解应力屏蔽效应，促进患处骨组织功能重建。从生物学角度来说，镁是人体必需的金属元素，其含量仅次于钙、钠、钾元素，几乎参与着体内所有的生理生化反应，在蛋白质、核酸的合成中具有重要调节作用。作为多种酶的辅助因子，镁还起到了稳定DNA和RNA结构、维持细胞膜电位的作用。成年人每日推荐的镁摄入量为375mg，通过肠和肾脏来维持体内镁含量的稳定，在正常人体中，过量的镁会通过尿液迅速排出体外。一个正常成年人体内约含有24g的镁，其中超过50％都存在于骨中。在骨科应用中，镁是骨生长代谢所必需的元素，通过与成骨细胞表面的整合素相互作用，促进成骨细胞的粘附和增殖，达到骨生长的作用。人体缺镁会引起骨吸收以及骨质疏松症，对骨的正常生长和发育造成不利影响。因而，在体内采用镁及其合金作为骨科植入材料具有其天然优势。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可降解镁合金及其制备方法，在一定程度提高力学性能前提下，6个月内可完全在人体内降解并被人体吸收。本专利技术提供了一种可降解镁合金，该镁合金包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，0.5-4％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。作为本专利技术的进一步改进，包括以下质量百分数的组分：Zn，2-3％；Ca，0.5-4％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。作为本专利技术的进一步改进，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，1-2％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。作为本专利技术的进一步改进，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，2-3％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。作为本专利技术的进一步改进，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，0.5-4％；Sr，0.2-0.5％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。作为本专利技术的进一步改进，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，0.5-4％；Sr，0.5-0.8％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。作为本专利技术的进一步改进，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，0.5-4％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.4-1.2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。作为本专利技术的进一步改进，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，0.5-4％；Sr，0.1-0.9％；Ga，1.2-1.8％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。本专利技术提供了一种可降解镁合金制备方法，该制备方法包括：步骤1、按照各组分的比例分别称取对应质量的Zn、Ca、Sr、Ga和Mg，所述Zn、Ca、Sr、Ga和Mg的纯度均大于等于99.99％；步骤2、将所述步骤1中称取好的Sr、Ga放入真空熔炉内的坩埚中，并对真空熔炉进行抽真空使真空度达到10-3Pa，并加热至350℃；步骤3、向真空熔炉内通入保护气体，并将真空熔炉升温至950℃，持续电磁搅拌5-10min；步骤4、将真空熔炉降温至450℃，向坩埚中加入所述步骤1中称取好的Mg，加温至730±5℃，保温搅拌5-30min，使坩埚内金属混合均匀；步骤5、依次向坩埚中加入所述步骤1中称取好的Zn和Ca，保温5-30min后静置10-15min；步骤6、将所述步骤5中得到的合金液浇注入预热好的对应模具中，在250℃保温24小时，自然冷却即得到可降解镁合金。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3中的保护气体为氮气。本专利技术的有益效果为：第一、所述镁合金完全摒弃了Al元素和稀土元素等对人体有害的物质，合金成分均为人体必不可少微量金属元素；第二、Ca，Sr可有效改善人体骨质疏松症状；第三、Ga的引入使合金具备一定抗菌能力，大大降低术后感染炎症几率；第四、所述镁合金保留固有强度前提下，在软组织和韧带重建过程中，6个月内可完全在人体内降解并被人体吸收，与人体骨骼自愈合周期相同；第五，降解初期速度很慢克服了目前大部分镁合金因降解速度过快氢气析出造成的气肿问题。附图说明图1为本专利技术实施例所述的一种可降解镁合金制备方法流程示意图。具体实施方式下面通过具体的实施例并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。实施例1本专利技术实施例1所述的是一种可降解镁合金，该镁合金包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，0.5-4％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。第一，镁金属作为新型骨科材料其模量和密度更接近骨组织，强度、塑性远优于目前的生物陶瓷、硫酸钙、塑料等可吸收材料。第二，良好的生物相容性：镁是人体正常生命活动及新陈代谢过程必不可少的元素，正常成人身体总镁含量约25g，其中60％～65％存在于骨、齿中，27％分布于软组织。镁影响细胞的多种生物功能，如影响钾离子和钙离子的转运，调控信号的传递；参与能量代谢、蛋白质和核酸的合成；催化酶的激活和抑制及对细胞周期、细胞增殖及细胞分化的调控等。镁合金植入生物体内后，可在其表面形成磷酸盐类物质，进而周围会有大量成骨细胞生成。第三，骨激发(可控制的骨诱导)：由于金属镁与骨组织之间若干的物理、化学反应可促进骨细胞的增长、活化骨细胞的基因表达，相对于单纯的只有骨传导作用的骨修复材料而言，金属镁能激发和加速骨缺损处的新骨生长，加快骨组织形成的速度。第四，骨传导：金属镁降解产生的碱性环境有利于类骨磷酸盐类物质沉积，在骨骼修复和重建过程中，提供骨传导特性的骨骼生长架构，促进新骨的爬行生长金属镁还具有促血管化的功能，能够促进骨重建的所需血运。第五，充分吸收：金属镁的绝大部分在植入的最初3～4个月内可被吸收。第六，安全：镁的降解产物可以通过血液吸收和肾脏排泄出人体；第七，本实施例中镁合金的合金原料全部采用纯度99.99％的精馏高纯度原料，有效避免Co，Fe，Ni，Cu，Si加速镁合金腐蚀杂质引入，相较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解镁合金，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：Zn，1‑4％；Ca，0.5‑4％；Sr，0.1‑0.9％；Ga，0.3‑2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种可降解镁合金，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，0.5-4％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的可降解镁合金，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：Zn，2-3％；Ca，0.5-4％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的可降解镁合金，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，1-2％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的可降解镁合金，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，2-3％；Sr，0.1-0.9％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。5.根据权利要求1所述的可降解镁合金，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，0.5-4％；Sr，0.2-0.5％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。6.根据权利要求1所述的可降解镁合金，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：Zn，1-4％；Ca，0.5-4％；Sr，0.5-0.8％；Ga，0.3-2％；其余为Mg元素及不可避免的杂质。7.根据权利要求1所述的可降解镁合金，其特征在于，包括以下质...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梅，董喜华，孙雪莲，刁冰寒，陈书香，史丰田，
申请(专利权)人：北京万洁天元医疗器械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11