生物可降解的镁合金及其用途制造技术

本发明专利技术公开了可用来制造可植入的医疗装置如整形外科植入物的新型的基于镁的组合物。所述组合物可用来构造特征在于生物相容性、力学性质和高度适合医疗应用的降解速率的整体式、多孔和／或多层结构。也公开了由这些基于镁的组合物制成的制品如医疗装置以及制备这些基于镁的组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物可降解的镁合金及其用途5 专利
及背景本专利技术涉及生物可降解的镁合金及其在可植入医疗装置如整形 外科植入物的生产中的用途。金属植入物如板、螺钉和髓内钉及销钉常用在整形外科手术实践 中以使断骨复位并保持复位直至骨愈合。金属植入物也可在例如脊推 10 病、长短腿、运动损伤和事故情况下用于择期外科手术期间以加固骨 骼系统。其他常用的金属植入物为支架，其用来支持管腔，特别是冠 状动脉。大多数目前使用的金属植入物均由不锈钢、铂或钛制成，其通常 拥有所需的生物力学特性。但不利的是，这类植入物不能在体内降解 15 而在当不再对其有医疗需要时常应在遭到身体排斥前通过外科手术 取出。例如骨折后的骨愈合将发生在健康个体中而无需药物和/或外科 手术干预。大多数情况下，骨愈合是一个漫长的过程，需要数月来恢 复骨的全部强度。20 个体中的骨愈合过程受其身体条件和年龄以及损伤的严重性和损伤骨的类型的影响。由于不当的骨愈合可能导致严重的疼痛、住院时间长及残疾，故 骨严重损伤或个体中骨愈合过程异常的情况常需要外部干预如外科 植入物等以确保正确的骨修复。 25 当这类外部干预被用于长骨或其他骨的修复时，修复必须足够柔 韧以避免因修复诱导的骨损伤，但其还应有足够的强度以承受骨上所 承受的力。在许多情况下，特别是需要骨缺陷修复的那些情况下，外部千预通常用旨在恢复对齐和确保损伤骨的正确愈合的金属植入物的外科 植入实现。但这类金属植入物在解剖部位中的存在可能引起上覆肌腱 的摩擦和损伤、骨植入界面的感染，此外，其刚性常导致应力遮挡并 实际上使其下埋骨变弱。与金属植入物相关的其他并发症包括后期骨 5 髓炎和与才直入物的爭〉动相关的疼痛。因此，在儿科病人中，植入物被例行取出，因为其可能干扰正常 生长并还可能？ j起上述并发症。但在成年人群中，除非出现并发症，否则愈合后大多数金属植入 物不被取出，其主要原因是附加的发病率及与附加外科手术相关的附10 近结构感染和损伤的其他风险。为克服与金属支承植入物特别是骨修复领域中所用的那些相关 的限制，人们已作了大量的努力来设计生物可降解的这类植入物。生物可降解的支承植入物可以已知的、预先设计的将支承骨直至 愈合过程完成的速率随时间降解，从而不再需要进行不必要的外科手 15 术来取出支承;逸入物而显著地降低所涉及的风险和成本。目前使用的生物可降解植入物基于的是聚合物如聚羟基酸、 PLA、 PGA、聚(原酸酯)、乙交酯-三亚甲基共聚物等。但这类植入物 的强度和延展性相当差，并有与人体组织反应的倾向以及可能限制局 部骨生长的特征。此外，在目前，通常用来形成生物可降解植入物的 20 生物可降解聚合物的价格均非常昂贵，因此使生物可降解植入物不具 有经济高效性。因此，具有所需降解速率、所需生物相容性、以及所需强度和柔 韧性的生物可降解金属植入物是人们 一 直寻求的。镁(Mg)是一种金属元素，其在生理环境中以本领域内常称为腐蚀 25 的过程降解产生氢氧化镁和氢气。镁也是众所周知的无毒元素。对于 人体而言，镁的推荐剂量为400mg每天。鉴于这些特性，镁被认为 是形成生物可降解金属植入物的颇具吸引力的元素。大多由镁和铁的合金制成的各种生物可降解金属植入物已在本10领域中见述。在骨缝合术领域中使用镁进行骨折固定的想法最初是Lambotte 于1907年提出的。Lambotte尝试着使用了带镀金钢钉的镁板来进行 下腿骨的骨折固定。但由于镁的腐蚀性，该板在不到8天的时间即分 5 解并在皮肤下有害和异常地形成氢气。镁的腐蚀过程涉及如下反应+ 2，—錄(卿2 + A 因此，对于每l摩尔溶解了的镁，将生成l摩尔氢气，同时氢气 生成的速率完全取决于镁的溶解速率。因此，镁腐蚀的动力学是氢气io 生成速率的决定因素。由于人体吸收或释放所生成的氲气并因此避免 较大的皮下氢气气泡的积聚的能力有限，故使用基于镁的可能导致皮 下氢气气泡异常形成的植入物是高度不合需要的。由于镁在生理环境 中的腐蚀是自发的，故降低氢气生成速率仅可通过降低基于镁的植入 物的腐蚀速率实现，基于镁的植入物的腐蚀速率的降低通常通过各种15 处理、优选经由合金元素进行。Lambotte的开创性工作得到了其他人 的追随。例如，Verbrugge 在1934年使 用了含8Q/。铝(A1或A)的镁合金。McBride描述了含95%镁、4.7%铝 和0.3。/o锰(Mn)的镁合金的螺钉、螺栓和销钉的使用。但20 由于合金中不相容元素如铝、锌和重元素的存在及所产生的植入物不 受控制的降解动力学，故这些努力未能取得成功。授予Stroganov的GB1237035和美国专利3,687,135描述了基于 镁的生物可降解植入物，其包含0.4-4。/。的稀土元素(RE或E)(优选钕 (Nd)和钇(Y))、 0.05-1.2叽的镉(Cd)、 0.05-1.C)o/o的钙(Ca)或铝、0.05-0.5%25的锰、0.0-0.8。/o的银(Ag)、 0.0-0.8o/o的锆(Zr)和0.0-0.3。/o的硅(Si)。Stroganov报道，基于镁的植入物能完全溶解在体内而对人体的 局部或全身无有害影响。此外其发现，因镁的降解生成的氢气可被控 制以与身体的吸收能力相适应，例如对于每平方厘米表面金属，在48小时的接触期间，至多4.5立方厘米氢气被吸收。按这些专利的教 导，镁生物可降解植入物在约6个月内完全降解。以Frank Witte领头的一组研究人员发表了许多用用于骨修复的 基于镁的整形外科植入物进行的研究[参见例如公开号为 5 20040241036的美国专利申请，所匿c/,c^ (2005) 26, 3557; B/owecZ/ca/s (2006) 27, 1013; Witte et al., "In Vivo degradation kinetics of magnesium implants (4美才直入物的体内降解动力学)，，，Hasylab annual report online edition, 2003, Edited by G. Flakenberg, U. Krell and J. R. Scheinder纟扁；禾口 Witte等"Characterization of Degradable Magnesium10 Alloys as Orthopedic Implant Material by Synchrotron-Radiation-Based Microtomography (同步辐射显微断层扫描对用作整形外科植入物材 料的可降解镁合金的表征)"，Hasylab annual report online edition 2001, G. Flakenberg, U. Krell and J. R. Scheinder编]。这些研究中的一些关注的焦点是镁合金如AZ31 (含约3%的铝和15约1%的锌)、AZ91 (含约9%的铝和约1%的锌)、WE43 (含约4%的钇 和约3。/。的稀土元素Nd、 Ce、 Dy和Lu)、 LAE442 (含约4%的锂、约 4%的铝和约2%的上述稀土元素)和含0.2-2%钩的镁合金的力学性质 和降解速率。因此，例如，已发现AZ91本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，所述组合物包含：　至少９０％重量的镁；　１．５％重量到５％重量的钕；　０．１％重量到４％重量的钇；　０．１％重量到１％重量的锆；和　０．１％重量到２％重量的钙，　所述组合物不含锌。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：EE阿乔恩，A阿农，D阿塔，G塞加尔，
申请(专利权)人：生物镁系统有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]