一种骨科修复植入物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物医用降解材料制备技术领域，具体涉及一种骨科修复植入物及其制备方法。制备方法具体包括：分别熔炼镁锌中间合金、铁锌中间合金以及功能元素与锌的中间合金；将上述和锌锭进行熔炼，获得铸态锌合金；将铸态锌合金采用均匀化和变形加工交替处理方法进行处理、再经清洗冷却后获得对应的可降解锌合金板材、膜材和丝材；将可降解锌合金板材、膜材和丝材进行结构设计、表面处理、清洗、灭菌后获得骨科修复植入物。本植入物通过以中间体合金共晶体进行熔炼，细化晶粒，调控材料的力学性能和降解性能，通过均匀化与变形加工交替联合处理，消除晶粒内部均匀化偏析，减少铸造过程引入的表面及内部缺陷，降低锌合金同批料性能差异性。差异性。差异性。

【技术实现步骤摘要】
一种骨科修复植入物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用降解材料制备
，具体涉及一种骨科修复植入物及其制备方法。

技术介绍

[0002]生物医用可降解金属是指能够在体内逐渐被体液腐蚀降解的一类医用金属，它们所释放的腐蚀产物给机体带来恰当的宿主反应，当协助机体完成组织修复使命之后将全部被体液溶解，不残留任何植入物。21世纪以来，生物医用生物可降解金属(Biodegradable Metals)成为生物医用金属材料领域最热、最活跃的研究方向。
[0003]目前生物医用可降解金属材料已经发展出了以镁基、锌基、铁基等几大类代表性系列。铁和铁基合金的腐蚀速率通常大大低于临床需要，产生与永久性植入物类似的问题；它们的腐蚀产物似乎不会以令人满意的速率排泄或代谢，而是积聚并排斥邻近的细胞和生物基质，而不是让细胞在降解植入物的原始足迹周围和内部进行整合。镁和镁基合金的机械强度不足，腐蚀速率过快，伴随着氢气的析出、pH值的升高和机械完整性的过早丧失。最近，锌和锌基合金被提议作为作为镁和铁的潜在替代品，是目前最为认可的生物医用可降解金属材料。
[0004]锌作为人体必需的微量元素，具有良好的生物相容性。它的特性包括：1)锌在许多生理系统中发挥着重要的作用，包括免疫、神经感觉、细胞发育和成长等。其中，也包括在骨形成、矿化和骨量保存中起重要作用，可在骨细胞外基质中与羟基磷灰石钙共沉积。2)锌具有较高的化学活性，电极电位(
‑
0.762V)介于镁(
‑
2.372V)和铁(/>‑
0.444V)之间；降解速率介于镁基和铁基之间。3)锌和锌基合金由于熔点低、化学反应性低和良好的机械加工性，更容易铸造和加工。4)锌存在于所有器官、组织、液体和身体分泌物中，86％的质量存在于骨骼肌和骨骼中，6％存在于皮肤中，5％存在于肝脏中，1.5％存在于大脑中，其余分布于其他组织中。在细胞水平上，30
‑
40％位于核内，细胞质、细胞器和专门的小泡(用于消化酶或激素储存)中占50％，剩余部分在细胞膜中。人体锌需求量约为15毫克/天。
[0005]有关锌植入物在动物体内的实验最早是Bowen将直径0.25mm的纯Zn(99.99％+)线植入小鼠腹主动脉，观察终点为6个月。Bowen研究结果表明：1)Zn在大鼠体内的降解速率为10～20μm/a，而且纯Zn能在4个月及以上的时间仍大体保持完整，之后随时间继续增加腐蚀加速，腐蚀加速现象可以确保植入物及时降解。2)同时实验结果表明，纯Zn在生物体内的腐蚀产物是：大量Zn的氧化物点缀在Zn的碳酸盐上，同时有少量的钙磷产物在最外层，降解产物对小鼠不存在毒性。3)观察期，大鼠体内无显著的慢性炎症反应、局部坏死和内膜增生。在已降解的植入物Zn的原始覆盖区内有组织再生，良好的新生内膜组织以及在腐蚀层内和周围的细胞活力证明了Zn的良好生物相容性。然而，纯锌植入物的力学机械性能比较差，达不到功能需求，限定了其应用。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术利用合金化添加不同元素，并采用均匀化和变形加工交替处理方法制备锌基修复植入物，其可以在体内完全降解，满足不同使用领域所需的力学性能及降解需求。
[0007]针对上述目的，本专利技术实施例提供了一种骨科修复植入物的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：
[0008]S1:分别熔炼镁锌中间合金、铁锌中间合金以及功能元素与锌的中间合金；
[0009]S2:将所述镁锌中间合金、铁锌中间合金、功能元素与锌的中间合金和锌锭进行熔炼，获得铸态锌合金；
[0010]S3:将所述铸态锌合金采用均匀化和变形加工交替处理方法进行处理、再经清洗冷却后获得对应的可降解锌合金板材、膜材和丝材；
[0011]S4:将所述可降解锌合金板材、膜材和丝材进行结构设计、表面处理、清洗、灭菌后获得骨科修复植入物。
[0012]进一步的，所述镁锌中间合金至少包含Mg2Zn
11
、MgZn2两种共晶体中的一种，所述铁锌中间合金至少包含FeZn7、FeZn
13
两种共晶体中的一种。
[0013]进一步的，所述功能元素为Sr、Sn、V、Mo、Cu、Mn、Ca、Ag、Li中至少一种。
[0014]进一步的，所述步骤S1、S2中熔炼过程的温度为350
‑
800℃。
[0015]进一步的，所述步骤S3中的均匀化处理为：在温度为90
‑
300℃条件下真空保温或惰性气体1
‑
50Mpa等静压处理60
‑
4320min。
[0016]进一步的，所述步骤S3中的变形加工具体包括：
[0017]当获得可降解锌合金板材、膜材时，变形加工为热锻和冷轧处理；
[0018]当获得可降解锌合金丝材时，变形加工为旋锻处理。
[0019]进一步的，所述步骤S3中均匀化处理和变形加工处理反复交替处理6
‑
13次。
[0020]进一步的，所述步骤S4中表面处理方法为：去油抛光、激光蚀刻+去油抛光、喷砂处理+化学腐蚀+去油抛光中的任意一种。
[0021]基于同一专利技术构思的，本专利技术实施例还提供了一种骨科修复植入物，所述骨科修复植入物由上述的制备方法制备获得。
[0022]进一步的，所述骨科修复植入物为Zn
‑
Fe
‑
Mg
‑
X合金，所述X为Sr、Sn、V、Mo、Cu、Mn、Ca、Ag、Li中至少一种；
[0023]所述骨科修复植入物各元素的质量百分含量分别为：Fe：0～2.0％，Mg：0～1.5％，X元素总质量不大于0.3％，单个X元素不大于0.01％，不可避免的杂质，单个杂质元素不大于0.005％，总杂质元素不大于0.01％，其余为锌。
[0024]有益效果：
[0025](1)本专利技术采用先分别熔炼镁锌中间合金和铁锌中间合金，以及功能元素和锌元素的固溶体中间合金，而后将其以一定比例再次熔炼的方式铸造毛坯工艺，可以控制Mg2Zn
11
、MgZn2、FeZn7、FeZn
13
四种共晶体的含量、比例、分布，也可细化晶粒，进而调控生物医用可降解锌合金板材、膜材、丝材，在不同适用领域所需的力学性能及降解性能需求，采用均匀化与变形加工(如热锻、冷轧、旋锻等)交替联合工艺处理方法，可消除晶粒内部均匀化偏析，减少因铸造毛坯过程引入的表面及内部缺陷，降低锌合金板材、膜材、丝材因厚度
或直径不均导致同批料料性能差异性。腐蚀处理工艺设计，可以实现增加骨修复植入物的表面面积，从而使这种骨修复植入物应用人体后，增加与骨接触的表面积，从而缩短骨修复时间，还可加快这种骨修复植入物在人体中的降解速率。
[0026](2)本专利技术专利提供了一种骨科修复植入物，合金元素是人体必需的常量或微量金属元素，其中，镁、锶、锡、钒、铜、锰、钙、锂对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种骨科修复植入物的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：S1:分别熔炼镁锌中间合金、铁锌中间合金以及功能元素与锌的中间合金；S2:将所述镁锌中间合金、铁锌中间合金、功能元素与锌的中间合金和锌锭进行熔炼，获得铸态锌合金；S3:将所述铸态锌合金采用均匀化和变形加工交替处理方法进行处理、再经清洗冷却后获得对应的可降解锌合金板材、膜材和丝材；S4:将所述可降解锌合金板材、膜材和丝材进行结构设计、表面处理、清洗、灭菌后获得骨科修复植入物。2.根据权利要求1所述的骨科修复植入物的制备方法，其特征在于，所述镁锌中间合金至少包含Mg2Zn
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、MgZn2两种共晶体中的一种，所述铁锌中间合金至少包含FeZn7、FeZn
13
两种共晶体中的一种。3.根据权利要求1所述的骨科修复植入物的制备方法，其特征在于，所述功能元素为Sr、Sn、V、Mo、Cu、Mn、Ca、Ag、Li中至少一种。4.根据权利要求1所述的骨科修复植入物的制备方法，其特征在于，所述步骤S1、S2中熔炼过程的温度为350
‑
800℃。5.根据权利要求1所述的骨科修复植入物的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的均匀化处理为：在温度为90
‑
300℃条件下真空保温或惰性气体1
‑
50Mpa...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋坤，刘江，
申请(专利权)人：湖南华耀百奥医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：