【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可降解生物植入材料，尤其涉及一种镁合金医疗器械的可控定向降解方法。
技术介绍
1、在医学上，可植入医疗器械是受伤组织修复过程中常用的医疗器械。传统的医疗器械都采用惰性金属材料或陶瓷制成，这些材料具有强度高、韧性好的优点，其缺点是应力遮挡效应明显，并且待患者康复后还要进行二次手术取出，给患者带来二次痛苦，同时二次手术后留下的空洞加大患者再次受伤的危险。
2、以可降解材料为基材的可吸收医疗器械克服了传统惰性金属材料所引起的诸多不足。其中，镁合金材料作为研究最为广泛的可降解金属材料，受到了大量的研究，其中中国乐普医疗的纯镁骨钉也已入临床。但是，对于镁合金可降解医疗器械在植入初期往往发生点蚀，难以在完成功用的过程中以可控的速率进行降解，最大的问题就是在植入体内后可能暴露在体内环境的部分先发生降解，使器械过早的失效。虽然也有经过表面涂层技术改变可降解植入物的降解速度，使其能够达到加速或者减缓降解的目的，但是，这些方法步骤繁琐，效果不佳，无法实现特定部位的精确控制，因此，有必要研发简单、快捷、方便、精准的可定向降解技术，用于解决这一难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种简单、快捷、方便、精准的镁合金医疗器械的可控定向降解方法。
2、实现本专利技术目的的技术方案为：
3、一种镁合金医疗器械的可控定向降解方法，沿着医疗器械需要定向降解的方向，在其外表面划分出两个以上降解区，在每一降解区均制有特异性的微纳结构，
4、经过实验，我们发现具有不同特征微纳结构的表面影响了材料的降解速率，其中，直径500-880nm、高30-100nm的凸起阵列，降解速率为14-30mg/(cm2·d)；宽100-300nm、高5-20nm的条纹阵列，降解速率为8-18mg/(cm2·d)；宽1000-5500nm、高200-3000nm的条带阵列，降解速率为4-10mg/(cm2·d)。
5、所述凸起阵列、条纹阵列、条带阵列均采用超快脉冲激光制出。
6、本专利技术基于超快脉冲激光对基体热影响小、功率密度大、加工精度高和直写式加工的特点，能够在可降解镁合金表面实现特异性结构的精准定点和个性化加工；同时可根据应用需要灵活改变激光加工位置、区域大小和微纳结构形貌，满足不同需求。
7、进一步地，所述凸起阵列的激光加工参数为：激光频率5-20khz，脉冲能量5000-10000uj，光斑直径40-60μm，线间距300-600μm，扫描速度选用10-500mm/s。
8、进一步地，所述条纹阵列的激光加工参数为：激光频率300-800khz，脉冲能量10000-30000uj，光斑直径50-70μm，线间距400-650μm，扫描速度分别采用100-800mm/s。
9、进一步地，所述条带阵列的激光加工参数为：激光频率10-30khz，脉冲能量20000-40000uj，光斑直径20-40μm，线间距450-600μm，扫描速度分别为300-1000mm/s。
10、脉冲激光加工的具体步骤为：首先，测量镁合金医疗器械及加工位置的尺寸。随后，打开激光器，调节功率、频率、扫描速度、加工线间距等加工参数，使光斑照射在镁合金医疗器械加工起始位置。保持激光焦点与激光加工位置距离不变，扫描特定部位表面。脉冲激光加工的参数为：1k～100mhz，脉冲能量20uj～2mj，光斑直径30～60μm，线间距200～600μm，扫描速度10～1000mm/s。
11、目前可降解镁合金医疗器械应用的关键难题在于复杂生理环境中的非均匀降解及降解顺序不可控。本专利技术通过在镁合金医疗器械表面采用超快脉冲激光处理，构建出能够调节形貌和大小的表面微纳结构，诱发器械在该区域优先发生腐蚀，最终实现可降解镁金属医疗器械从设定的一端到另一端的定向降解。本专利技术所采用的激光具有对基体热影响小、功率密度大、加工精度高和直写式加工的特点，能够在可降解金属表面实现特异性结构的精准定点和个性化加工；同时本专利技术设计可根据应用需要灵活改变镁合金医疗器械表面的激光加工位置、区域大小和微纳结构形貌，满足不同尺寸、型号的医疗器械的降解需求，镁合金医疗器械表面微纳结构的存在能够增加表面粗糙度，提高成骨性。该镁合金医疗器械的可控定向降解方法在可降解镁合金医疗器械领域具有极大的应用潜力。
12、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
13、1)本专利技术可实现镁合金医疗器械从一端到另一端的定向降解。本专利技术在镁合金医疗器械一端设计具有特殊表面形貌的微纳结构，该结构能够增加金属表面积，从而增加与外部环境的接触面积，诱发腐蚀首先在微纳结构处发生，并从一端向另一端定向降解，避免了可植入物植入体内的不均匀降解现象，最大程度保证了镁合金医疗器械在植入期的力学完整性和降解适配性。
14、2)本专利技术只采用物理加工，不引入其它化学元素。超快脉冲激光加工属于物理加工技术，通过超快脉冲激光构建微纳结构实现镁合金医疗器械定向降解的同时不会引入其它化学元素，保证了材料的生物安全性。
15、3)本专利技术加工精度高，超快脉冲激光具有对基体热影响小、功率密度大、加工精度高和直写式加工的特点，能够在镁合金医疗器械表面实现特异性结构的精准定点和复杂精细微纳结构加工。
16、4)本专利技术可实现个性化加工，本专利技术设计可根据应用需要灵活改变激光加工位置、区域大小和微纳结构形貌，满足不同降解时间和降解顺序需求。
17、5)本专利技术应用前景广泛。本专利技术涉及的可控定向降解的镁合金医疗器械具有可定向降解、能较长时间保持力学完整性、腐蚀起始位置和腐蚀速率可调节、可个性化加工等特点，能较好的满足医学领域需求。同时这一表面微纳结构的制备仅涉及镁合金的表面处理，并不与现有的镁合金医疗器械生产工艺冲突，也可以降低相关镁合金医疗器械产品注册审批的难度。
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1.一种镁合金医疗器械的可控定向降解方法，其特征在于，沿着医疗器械需要定向降解的方向，在其外表面划分出两个以上降解区，在每一降解区均制有特异性的微纳结构，所述特异性的微纳结构诱发金属器械腐蚀，通过调节降解区的面积和微纳结构形貌，实现镁合金医疗器械从一端到另一端的定向降解。
2.根据权利要求1所述的镁合金医疗器械的可控定向降解方法，其特征在于，所述的特异性的微纳结构包括凸起阵列、条纹阵列及条带阵列，其中，直径500-880nm、高30-100nm的凸起阵列，降解速率为14-30mg/(cm2·d)；宽100-300nm、高5-20nm的条纹阵列，降解速率为8-18mg/(cm2·d)；宽1000-5500nm、高200-3000nm的条带阵列，降解速率为4-10mg/(cm2·d)。
3.根据权利要求2所述的镁合金医疗器械的可控定向降解方法，其特征在于，所述凸起阵列、条纹阵列、条带阵列均采用超快脉冲激光制出。
4.根据权利要求3所述的镁合金医疗器械的可控定向降解方法的加工方法，其特征在于，所述凸起阵列的激光加工参数为：激光频率5-20kHz，脉冲
5.根据权利要求3所述的镁合金医疗器械的可控定向降解方法，其特征在于，所述条纹阵列的激光加工参数为：激光频率300-800kHz，脉冲能量10000-30000uJ，光斑直径50-70μm，线间距400-650μm，扫描速度分别采用100-800mm/s。
6.根据权利要求4所述的镁合金医疗器械的可控定向降解方法，其特征在于，所述条带阵列的激光加工参数为：激光频率10-30kHz，脉冲能量20000-40000uJ，光斑直径20-40μm，线间距450-600μm，扫描速度分别为300-1000mm/s。
...【技术特征摘要】
1.一种镁合金医疗器械的可控定向降解方法，其特征在于，沿着医疗器械需要定向降解的方向，在其外表面划分出两个以上降解区，在每一降解区均制有特异性的微纳结构，所述特异性的微纳结构诱发金属器械腐蚀，通过调节降解区的面积和微纳结构形貌，实现镁合金医疗器械从一端到另一端的定向降解。
2.根据权利要求1所述的镁合金医疗器械的可控定向降解方法，其特征在于，所述的特异性的微纳结构包括凸起阵列、条纹阵列及条带阵列，其中，直径500-880nm、高30-100nm的凸起阵列，降解速率为14-30mg/(cm2·d)；宽100-300nm、高5-20nm的条纹阵列，降解速率为8-18mg/(cm2·d)；宽1000-5500nm、高200-3000nm的条带阵列，降解速率为4-10mg/(cm2·d)。
3.根据权利要求2所述的镁合金医疗器械的可控定向降解方法，其特征在于，所述凸起阵列、条纹阵列、条带阵列均采...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁春永，张士良，刘宁，陈先阳，王洪水，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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