一种医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法，属于生物可降解镁合金材料领域，在真空手套箱中，按比例称取粉体材料镁粉末、锌粉末、镁钇合金粉末，称量好的材料用镁箔包裹后真空保存，将配置好的原料进行球磨混粉，混合粉末冷等静压，压坯真空干燥除气后再进行热等静压，得到医用生物可降解镁合金支架材料；本发明专利技术镁合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,在医用支架材料领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法
本专利技术属于医用生物可降解合金材料领域，具体涉及一种医用生物可降解Mg合金支架材料的制备方法。
技术介绍
血管支架植入术自20世纪80年代中期应用于临床以来得到飞速发展，目前已成为冠状动脉疾病的主要治疗手段，每年在全世界植入的各类血管支架超过300万个。对于可植入血管支架类型的发展主要经历了三个阶段，裸金属支架、药物洗脱支架、生物可降解支架。体内“临时”植入物的需求不断增长，这就要求植入的生物材料能够随着时间的流逝以可预测的方式消融。严格来说，生物可降解性是指材料随着时间的流逝，通过腐蚀或类似机制缓慢腐蚀溶解的能力；原则上，生物可降解的金属材料具有比聚合物材料更好的性能，如机械强度。生物可降解支架应用中考虑的可生物降解金属包括镁合金，锌合金和铁合金等。然而铁合金支架是具有磁性的，这会干扰核磁共振成像(MRI)，铁合金支架降解得太慢，并且牢固的降解产物(主要是氧化铁)保留在包囊的新内膜中，从而恶化了血管组织的再生，影响支架周围的组织，并最终导致炎症反应和组织损伤，铁合金支架释放出的镍和铬离子会吸收到血管组织中，引起组织中的急性炎症反应，此外，还会发生过敏反应和DNA突变。如果任其发展，最终将导致血管血栓形成和再狭窄，或被斑块重新阻塞血管。而使用锌合金制造支架的主要问题是机械强度差，在锻造条件下，锌的极限抗拉强度(UTS)分别仅为120MPa，这些值远低于血管支架材料所需的基准值(UTS约为250MPa)。对比锌合金和铁合金，镁合金的优势格外明显，由于镁是人体最重要的微量营养素之一，因此降解产物的副作用不会很大，并且人们已经广泛研究了其在生物系统中的作用。实验数据表明，镁在缺血性血管损伤中具有令人鼓舞的结果，均能减少心肌梗死面积。在动物实验中，镁元素显着减少了急性支架血栓形成。HaudeM等人在可降解镁合金支架的实验研究中发现，由于侵蚀产生的Mg2+，显示出抗血栓作用。但由于镁支架降解时间短，很难保留到动脉血管重建完成。支架被血液侵蚀，三个月后完全降解。镁合金支架过于早的被人体所降解，其支架所提供的对狭窄血管径向支撑力过早的消失，很难保留到血管重建完成。而且镁合金腐蚀后的产物存在H2产生，由于腐蚀速度的加快，必然加速H2的产生，无法及时排除的H2对周围组织无疑是再一次的伤害。德国Biotronick公司对早先镁支架完成结构设计优化，临床试验的研究结果显示：与当时最常用的铁支架相对比，镁合金血管支架在支撑强度等力学性能方面并不比铁支架差，但这个前提是镁合金血管支架需要在四个月内不发生完全降解。因此，降低生物可降解金属支架的被血液侵蚀速率，使径向力在支架内长期维持是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术针对现有医用生物可降解镁合金材料存在的不足，旨在提供一种新型医用生物可降解镁合金支架材料，该镁合金材料具备较好的力学性能以及适宜的生物降解速率，该合金作为一种综合性能优异的医用生物可降解镁合金材料，具有良好的临床应用前景。本专利技术提供一种医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法，在真空手套箱中，按比例称取粉体材料镁粉末、锌粉末、镁钇合金粉末，称量好的材料用镁箔包裹后真空保存，将配置好的原料进行球磨混粉，混合粉末进行冷等静压，压坯真空干燥除气后再进行热等静压，得到医用生物可降解镁合金支架材料。所述粉体材料的粒径为30～50μm，配置好的原料中各元素的质量百分比含量为：Zn：2～3％，Y：1.5～2.5％，余量为Mg。所述粉体材料还包括镁锆合金粉末，粉体材料的粒径为30～50μm，配置好的原料中Zr元素的质量百分比含量为：0.3～0.9％。所述真空手套箱中的温度为20～25℃，真空度为100～200Pa。所述真空保存的温度为-5～0℃，真空度为100～200Pa。所述球磨的料球为氧化锆料球，转速为200～260rpm，料球中大中小料球的粒径分别为8mm、5mm、3mm，三者的比例为3:4:3，球料比为20～25，球磨罐装料量为50％～58％，球磨时间为4～8h，球磨温度为20～25℃。所述冷等静压的压制温度为20～30℃，压力为350～450MPa，保压时间为30～50min。所述真空干燥的温度为100～200℃，时间为1～2h，真空度为100～200Pa。所述热等静压的压制温度为500～600℃，保护气氛为氩气气氛，压力为4～6MPa，保压时间为30～40min。相比传统加工工艺：镁和添加元素在熔炼炉中进行熔炼，制备出来的生物可降解植入材料往往因为偏析，使合金耐腐蚀性降低，且熔炼浇铸出来的支架材料整体致密度不高，力学性能得不到很好的保证，同时基体出现缺陷极易发生点蚀造成材料力学性能急剧下降；本专利技术通过全新的粉末冶金法制备医用可降解镁合金支架材料，通过粉末冶金的方式得到的制品，材料的均匀性和力学性能得到了很好的保证，还不容易氧化与引入其他杂质；有效改善了医用支架镁合金材料服役时间，提高支架材料致密度使支架材料拥有更好的耐腐蚀性能。本专利技术医用生物可降解的镁合金，全部选用了对人体无害的金属元素来合成，具有较好的力学性能以及适合的生物降解速率，可满足不同环境的需求，可被应用在心血管支架、支气管支架和胆道支架等植入材料。附图说明图1为实施例3所得Mg-2.5Zn-2Y-0.6Zr镁合金的显微组织图；图2为实施例3所得Mg-2.5Zn-2Y-0.6Zr镁合金的宏观照片；图3为实施例3所得Mg-2.5Zn-2Y-0.6Zr镁合金的学拉伸曲线图；图4为实施例3所得Mg-2.5Zn-2Y-0.6Zr镁合金电化学腐蚀测试图；图5为实施例1-4所得镁合金与纯镁析氢实验测试图；图6为实施例3所得镁合金Mg-2.5Zn-2Y-0.6Zr经7天浸泡后SEM形貌图。具体实施方式下面结合具体实施例本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例中使用的原材料均可以市场购买得到。实施例1一种医用生物可降解Mg-2.5Zn-1.5Y镁合金支架材料的方法，包括如下步骤：(1)配料：按照材料组分称取镁粉末、锌粉末、镁钇合金粉末，各粉体材料的粒径均为30μm，称量操作在真空手套箱中完成，真空手套箱中的温度为20℃，真空度为150Pa，将配置好的原料用纯度为99.99％的镁箔包裹后保存在真空干燥箱内真空保存，镁箔的重量包含在镁的总重量中，真空干燥箱内的温度为-3℃，真空度150Pa，其中配置好的原料中各组成的质量百分比含量为：Zn：2.50％，Y：1.50％，余量为Mg；(2)球磨混粉：将步骤(1)称量好的原料放入xpwk行星智能球磨机中，球磨转速为240rpm，料球中大中小料球的粒径分别为8mm、5mm、3mm，料球大中小的比例为3:4:3，球料比为20，球磨罐装料量为50％，球磨时间为4h，球磨机内温度控制在20℃；(3)冷等静压(CIP)：将步骤(2)球磨好的混合粉末材料放入avu本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法，其特征在于，在真空手套箱中，按比例称取粉体材料：镁粉末、锌粉末、镁钇合金粉末，称量好的材料用镁箔包裹后真空保存，配置好的原料球磨混粉，混合粉末冷等静压，压坯真空干燥除气后再进行热等静压，得到医用生物可降解镁合金支架材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法，其特征在于，在真空手套箱中，按比例称取粉体材料：镁粉末、锌粉末、镁钇合金粉末，称量好的材料用镁箔包裹后真空保存，配置好的原料球磨混粉，混合粉末冷等静压，压坯真空干燥除气后再进行热等静压，得到医用生物可降解镁合金支架材料。


2.根据权利要求1所述医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法，其特征在于，所述粉体材料的粒径为30～50μm，配置好的原料中各元素的质量百分比含量为：Zn：2～3％，Y：1.5～2.5％，余量为Mg。


3.根据权利要求2所述医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法，其特征在于，所述粉体材料还包括镁锆合金粉末，粉体材料的粒径为30～50μm，配置好的原料中Zr元素的质量百分比含量为：0.3～0.9％。


4.根据权利要求1所述医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法，其特征在于，所述真空手套箱中的温度为20～25℃，真空度为100～200Pa。


5.根据权利要求1所述医用生物可降解镁合金支架材料的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周生刚，游远琪，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53