本发明专利技术涉及由镁或镁合金制成的可吸收的植入材料及其制备方法。现有可吸收植入材料的缺点在于迄今为止其吸收作用只能经由X射线或CT检测来追踪。本发明专利技术提供了一种可吸收的植入材料，其包括在镁或镁合金的基质中均匀分布的荧光纳米金刚石。荧光纳米金刚石对生物无害，并且由于具有氮空位中心(NV中心)而在近红外范围内提供稳定的发射。这允许植入材料在患者血浆中的检测。本发明专利技术的可吸收的植入材料的制备方法包括将镁或镁合金熔化，将纳米金刚石添加到熔体中，并对具有纳米金刚石的镁或镁合金的熔体进行超声处理。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】镁或镁合金制成的可吸收植入材料
本专利技术涉及由镁或镁合金制成的植入材料及其制造方法。
技术介绍
在兽医学和人类医学中，承重长骨骨折的治疗均采用医用钢或钛制成的医用植入物。但是，这些植入物的机械特性比骨头更坚硬，这可能导致应力屏蔽现象。由于这些以及其他原因，这种植入物通常在其功能完成之后再被移除，这样就会由于所需的麻醉和新的组织创伤而使患者虚弱。可吸收植入物对于骨折治疗越来越受到关注。这里的目的是通过随着愈合骨骼强度的增加缓慢降低其稳定性来对植入物进行应力调节。迄今为止，尚未实现由不同聚合物制成的可吸收植入物的最佳用途，原因是它们在受力骨骼处的强度较低。相比之下，与其他金属植入材料相比，镁及其合金具有类骨的弹性模量以及良好的拉伸和挤压强度。镁及其合金比可吸收的聚合物具有更高的强度和更大的弹性模量，因此是科学研究的重点。例如,由EP2318057B1及其中引用的出版物或从DE102005060203A1已知用于治疗骨折的可生物吸收的植入物，特别是由镁或镁合金制成的植入物。可吸收的植入物不仅用于骨折治疗。如今，由镁及其合金制成的植入物经常被用作治疗狭窄(血管紧缩)的支架。支架的两个纵向端部均有管状或空心圆柱形的基架。将这种内置假体的管状基架被引入待治疗的血管并用于支撑血管。由EP2198898B1及其中引用的出版物已知由镁或镁合金制成的可生物降解的支架。然而，现有植入物的缺点在于，迄今为止，其吸收作用只能经由X射线或CT检测来追踪,而这种检测相对复杂且成本高昂。本专利技术的目的是提供一种由镁或镁合金制成的植入材料及其制备方法，其在患者体内的吸收可以采用简单的方式追踪，而无需进行X射线或CT检测。
技术实现思路
本专利技术的目的可通过权利要求1所述的植入材料来实现，所述植入材料包括在镁或镁合金的基质中具有氮空位中心的均匀分布的荧光纳米金刚石，其中所述荧光纳米金刚石具有氮空位中心(NV中心)，其在由532nm激光束激发后,具有可检测的在波长650nm至700nm之间居中的荧光带。所述目的还可通过权利要求8所述的植入材料的制造方法来实现，其中包括熔化镁或镁合金，将具有氮空位中心的荧光纳米金刚石添加到所述熔体中，并且具有纳米金刚石的镁或镁合金熔体经过超声波处理。具体实施方式荧光纳米金刚石(FND)是已知的蛋白质标记，例如可见于K.Merchand和S.K.Sarkar，IEEEJOURNALOFSELECTEDTOPICSINQUANTUMELECTRONICS,VOL.22,NO.3,MAY/JUNE2016。迄今为止，这些已用于可视化生物细胞过程的研究。荧光纳米金刚石在生物学上无害，并且由于氮空位中心(NV中心)而在近红外范围内提供稳定的发射。钻石中的NV中心由一个氮原子，其取代了钻石晶格中的碳原子，以及钻石晶格中直接相邻的空位形成。此空缺使NV中心可以具有负性(NV—中心)或中性(NV0中心)的电荷。钻石的NV中心具有非超常的光物理特性。在生物成像的情况下，带负电的NV—中心的超常性质是可以在480nm至580nm之间进行光激发，从而发出以大约700nm为中心的宽发光带。激发态寿命为大约17ns，例如描述于J.M.Say,“LuminescentNanodiamondsforBiomedicalApplications”,Biophys.Rev.(2011)3:171-184。中性的NV0中心在637nm处发出相对较锐利的线。具有氮空位的荧光纳米金刚石的生产描述于例如US2014/0065424A1或WO2017/108655A1，其在此通过引用全部并入本文。为了生产具有氮空位中心的荧光纳米金刚石，必须在受控条件下破坏其晶格以形成这些氮空位中心，否则将无法进行光学成像。这通常是通过在粒子加速器中用快速离子辐照纳米金刚石来实现，就如US2014/0065424A1所述的方法，在7MeV至15MeV的加速能量下用电子束辐照。这些加速的离子能够将碳原子从纳米金刚石的晶格中敲出，因此留下被描述为空位的孔，并且在高温下与作为杂质的晶体中存在的氮原子耦合。取缔加速器中的昂贵和昂贵的辐射，较新的方法利用核反应堆中的辐射，其反应快得多且成本更低。为此，纳米晶必须首先分散在熔融的氧化硼中，然后在核反应堆中进行中子辐射。硼核捕获中子会产生密集的氦和锂离子簇，它们在纳米晶体中的作用与加速剂中产生的离子相同：晶体缺陷的受控生成。在本专利技术的一种实施方式中，荧光纳米金刚石具有大于10ppm，优选大于20ppm，更优选大于25ppm的氮空位中心浓度，取决于532nm激光束激发后的落射荧光，由532nm激光束激发后落射荧光确定纳米金刚石中氮空位中心浓度的方法可见于例如Chi-ChenFuetal.“Characterizationandapplicationofsinglefluorescentnanodiamondsascellularbiomarkers”,PNAS,Vol.194,Nr.3,727-732(2007)，其通过引用完全纳入本文。氮空位中心的浓度尤其是通过将测得的荧光强度与“单个缺陷”钻石的荧光强度进行比较来确定的(参见Chi-ChenFuetal.的引用文献)。这样的数据公开于例如F.Treussartetal.(2006)PhysicaBCondensedMatter376:926-929。满足这些特征的荧光纳米金刚石也可商购于例如Sigma-AldrichChemieGmbH,Steinheim,Germany。用于研究传输特性的合适光源包括能够激活NV中心的任何光源，例如氦氖激光器，其632.7nm的波长大致对应于NV光谱的ZPL，或固态激光器(JL-LD532-GTE；Jetlser)，其在532nm波长操作。图1显示了室温下纳米金刚石中NV中心的荧光光谱，由532nm激光束激发。该图显示了以约700nm波长为中心的宽荧光带。本专利技术的植入材料，其由镁或镁合金制成并且包含均匀分布的荧光纳米金刚石，可以通过铸造来生产。随后可以通过诸如MIM技术的粉末冶金工艺将其挤出或加工成植入物制品。植入材料在患者体内的吸收导致荧光纳米金刚石进入血液循环，在此可以通过荧光光谱法或其他手段进行检测。荧光纳米金刚石逐渐从体内排出。这提供了等离子体中的洗入/洗出轮廓，在校准之后，可以得出有关植入材料吸收的结论。当使用镁合金作为基质材料时，优选采用不被认为对健康有害的合金元素。优选使用镁合金，其合金元素选自锂，钙，钾，锶，钡，钪，钇，镧，镨，钕,钐，铕，钆，镝，硅，铜，锌，镓，金，银，铋，铁及其组合。更优选使用的镁合金例如可见于DE102016007176A1或DE102016119227A1，其在此通过引用全部纳入本文。根据本专利技术，当镁或镁合金熔化时，将纳米金刚石添加到熔体中，并且对具有纳米金刚石的镁或镁合金的熔体进行超声处理，从而形成植入材料。这种使纳米颗粒均匀分布在镁或镁合金的熔体中的方法被描述于H.Dieringaetal.“U本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种植入材料，其包括在镁或镁合金的基质中具有氮空位中心的均匀分布的荧光纳米金刚石，其中所述荧光纳米金刚石具有氮空位中心(NV中心)，其在被532nm激光束激发后具有中心波长在650nm至700nm的可检测的荧光带。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180503 EP 18170669.81.一种植入材料，其包括在镁或镁合金的基质中具有氮空位中心的均匀分布的荧光纳米金刚石，其中所述荧光纳米金刚石具有氮空位中心(NV中心)，其在被532nm激光束激发后具有中心波长在650nm至700nm的可检测的荧光带。
2.根据权利要求1所述的植入材料，其中所述荧光纳米金刚石具有大于10ppm，优选大于20ppm的氮空位中心浓度，其由532nm激光束激发后的落射荧光确定。
3.根据权利要求1或2所述的植入材料，其中均匀分布的所述荧光纳米金刚石的浓度为0.1重量％至5重量％，基于所述基质中镁/镁合金的重量。
4.根据权利要求3所述的植入材料，其中均匀分布的所述荧光纳米金刚石的浓度为0.5重量％至1.5重量％，基于所述基质中镁/镁合金的重量。
5.根据前述权利要求任一项所述的植入材料，其中所述荧光纳米金刚石的粒径为1至20nm。
6.根据权利要求5所述的植入材料，其中所述荧光纳米金刚石的粒径为3至8nm。
7.前述权利要求任一项所述植入材料的用途，包括将所述植入材料用于骨折治疗或狭窄治疗，其中所述植入材料的降解通过荧光测量来确定。
8.前述权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：哈乔·迪仁格，
申请(专利权)人：亥姆霍兹中心盖斯特哈赫特材料及海岸研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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