一种生物体内可降解的镁合金吻合钉及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种生物体内可降解的镁合金吻合钉及其制备方法，所述镁合金吻合钉按质量百分含量包括：Zn0.01～4％，Y0.01～8％，Nd0.01～3％，Zr0.01～4.0％，Ca0.01～2.5％，余量为Mg。所述制备方法包括如下步骤：(1)混合镁合金吻合钉的原料组分，经熔炼和浇铸，得到镁合金铸锭；(2)步骤(1)所述镁合金铸锭依次经均匀化处理、热变形、退火和机械加工，得到所述镁合金吻合钉。本发明专利技术提供的镁合金吻合钉耐蚀性优良、强度塑性匹配且生物相容性优异。强度塑性匹配且生物相容性优异。强度塑性匹配且生物相容性优异。

【技术实现步骤摘要】
一种生物体内可降解的镁合金吻合钉及其制备方法


[0001]本专利技术涉及医疗材料
，尤其涉及一种生物体内可降解的镁合金吻合钉及其制备方法。

技术介绍

[0002]医用金属材料如钛合金、镍钛合金、不锈钢与钴铬合金等具备良好的机械性能，但是以上作为临时植入的吻合钉材料，手术后不可降解，留在患者体内存在脱落划伤肠道或长期摩擦导致局部破裂的风险，易引起炎症与细菌感染，对患者的术后的生活造成不利影响。
[0003]因此，研究人员提出采用可降解金属代替原有不可降解金属材料，所需材料无需长期留存，仅需满足愈合期内的力学性能要求即可。
[0004]镁作为人体必需的常量元素，具有良好的生物相容性，对组织无刺激性，且能在生物体内降解，避免二次手术取出，降解产物镁离子对人体多种功能有促进作用，多余离子可随代谢排出体外。然而，现有传统商用镁合金存在耐蚀性差易降解、塑性变形能力差易断裂、吻合钉钉尖强度不足，不能顺利插入组织的问题，因此开发在人体内降解周期合理、塑性变形能力强、强度满足吻合要求的生物医用镁合金，对于促进镁合金在生物医学领域中的应用至关重要。
[0005]CN109972007A公开了一种生物体内可降解吻合钉材料，可在人体内降解吸收，解决了长期留存的问题，但其成分含有银元素，虽具有抗菌作用，但对人体的影响尚不明确，并且Ag在镁中固溶度低(3.83at％)，其第二相相对镁基体为阴极相，会加快镁合金在人体内腐蚀，同时并未提供有效的提高耐蚀性措施，在胃肠道环境中存在过早降解失效的风险。
[0006]CN101766835A公开了一种体内可吸收金属吻合钉及其制备方法，采用Mg
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Zn
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Mn
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Ca
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Fe系，可在生物体内完全降解，动物实验显示未诱发炎症与过敏反应，但镁合金对铁元素的允许极限极低，其作为合金元素加入镁基体必然严重危害镁合金的力学性能与耐蚀性。
[0007]CN111434791A公开了一种精确性能控制的镁合金吻合钉，采用Mg
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Zn
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Mn
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Nd系，通过对折弯处进行局部热处理，改善合金局部塑性变形能力，保留钉尖处较高的力学强度，满足吻合钉植入的力学性能要求，但未对耐蚀性做出讨论，且局部热处理要求对吻合钉进行局部精确热处理，加工流程复杂，不利于应用推广。
[0008]为解决上述现有技术存在的不足，开发一种强塑性与降解性能均符合临床需求，加工成本合理，具有良好生物相容性的可降解吻合钉材料具有重要意义。

技术实现思路

[0009]针对目前生物医用可降解金属领域吻合钉材料强度塑性不能匹配和耐蚀性不高的问题，本专利技术提供一种生物体内可降解的镁合金吻合钉及其制备方法，提供一种耐蚀性优良、强度塑性匹配且生物相容性优异的生物体内可降解吻合钉。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种生物体内可降解的镁合金吻合钉，所述镁合金吻合钉按质量百分含量包括：Zn0.01～4％，Y0.01～8％，Nd0.01～3％，Zr0.01～4.0％，Ca0.01～2.5％，余量为Mg。
[0012]本专利技术中镁合金吻合钉采用上述组分，通过各组分相互协同，解决了现有镁合金吻合钉强度塑性不能匹配和耐蚀性不高的问题。具体地，锌(Zn)是一种镁合金常见合金元素，也是人体中必不可少的微量金属元素，Zn在镁合金中一方面具有优异的固溶强化效果，另一方面提高镁的腐蚀电位与法拉第电荷转移电阻，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。
[0013]钇(Y)是镁合金中常见的稀土合金元素，在镁中最大固溶度为12.4wt.％，且随着温度变化而变化，Mg
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Y二元体系在富镁端共晶温度为565℃，体系共生成三种二元化合物，分别是Mg
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Y5、Mg2Y、MgY，钇元素加入镁合金中可以同时起到固溶强化、时效析出强化、细晶强化的作用，使得镁合金的力学性能得到提高。Y还可以与镁合金中的S、H、O等元素相互作用，并将熔液中的Fe、Cu、Ni等有害杂质元素转化为金属间化合物除去，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。
[0014]钕(Nd)作为镧系中较活泼的稀土元素之一，在共晶温度为552℃时，在镁中达到最大固溶度为3.6wt.％，且固溶度随温度的下降而降低。Mg
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Nd体系中存在四种稳定得二元化合物，即：Mg
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Nd5、Mg3Nd、Mg2Nd，MgNd。在镁基体中添加钕元素可提高镁合金电子浓度，增加镁合金的原子结合力，减小Mg原子的扩散速度，可以显著提高合金得室温与高温性能。
[0015]锆(Zr)在镁中的极限固溶度为3.8％，为高熔点金属，与Mg具有相同的晶体结构，且晶格常数，在合金熔液凝固过程中会析出α
‑
Zr，作为结晶事的非自发形核的核心，因此可以起到细化晶粒的作用。Zr可减少热裂倾向，降低应力腐蚀敏感性。
[0016]然而由于Zr会造成烧损，因此引入Ca，能够减少Zr元素的损耗。
[0017]本专利技术镁合金吻合钉按质量百分含量包括：Zn0.01～4％，例如可以是0.01％、0.46％、0.9％、1.34％、1.79％、2.23％、2.67％、3.12％、3.56％或4％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]本专利技术提供的生物体内可降解的镁合金吻合钉主要是由固溶强化效果优良的Zn元素与稀土元素组成，Zn元素与Y、Nd元素在镁合金基体中相互协同，增强镁合金的抗拉强度与屈服强度，细化晶粒，提高合金的塑性变形能力，同时消除合金中Fe、Ni、Cu等杂质元素的对腐蚀性能与力学性能产生的不利影响，提高合金的耐蚀性能；
[0019]而且Zn元素和Y、Nd元素在镁合金的固溶度相互影响，降低彼此在镁合金中的固溶度，在镁锌稀土体合金体系中易产生二元或三元共晶，引起第二相的析出。镁基体与第二相间形成电偶腐蚀；另外，加入高含量的Zn元素与Y元素时会产生长周期堆垛有序(LPSO)结构，LSPO与基体界面处存在电位差，造成腐蚀不均匀，降低合金整体耐蚀性，使吻合钉在体内提前失去结构强度，因此在合金成分设计与热处理加工过程中避免出现或尽量消除合金第二相与LPSO。
[0020]Y0.01～8％，例如可以是0.01％、0.9％、1.79％、2.68％、3.57％、4.45％、5.34％、6.23％、7.12％或8％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]Nd0.01～3％，例如可以是0.01％、0.35％、0.68％、1.01％、1.34％、1.68％、2.01％、2.34％、2.67％或3％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样
适用。Zr0.01～4.0％，例如可以是0.01％、0.46％、0.9％、1.34％、1.79％、2.23％、2.67％、3.12％、3.56％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物体内可降解的镁合金吻合钉，其特征在于，所述镁合金吻合钉按质量百分含量包括：Zn0.01～4％，Y0.01～8％，Nd0.01～3％，Zr0.01～4.0％，Ca0.01～2.5％，余量为Mg。2.根据权利要求1所述的镁合金吻合钉，其特征在于，所述镁合金吻合钉中按质量百分含量Zn+Y之和小于等于9％。3.根据权利要求1所述的镁合金吻合钉，其特征在于，所述镁合金吻合钉中不含第二相；所述第二相包括Mg
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Y5、Mg2Y、MgY、Mg
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Nd5、Mg3Nd、Mg2Nd或MgNd中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1所述的镁合金吻合钉，其特征在于，所述镁合金吻合钉中晶粒的尺寸为10～60μm。5.一种根据权利要求1～4任一项所述的镁合金吻合钉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)混合镁合金吻合钉的原料组分，经熔炼和浇铸，得到镁合金铸锭；(2)步骤(1)所述镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏飞，范宜，
申请(专利权)人：江苏博朗森思医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：