[发明专利]一种具有抗菌功能可降解吸收的镁锌铜合金及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料，尤其涉及一种可用作医用植入材料的具有抗菌功能的可体液降解的镁锌铜合金及其应用。

背景技术

医用金属材料以其优异的加工成形性能和耐腐蚀性能，成为骨科常用的内固定材料，正得到广泛临床应用。然而目前医用金属材料如不锈钢、钛合金等均为生物惰性材料，植入后作为异物长期留存在体内，会产生不同程度的组织反应。现在认为金属材料在体内产生的磨损颗粒，不仅容易引发材料周围的炎性反应而造成相关疾病的发生，还可能通过特定信号通路引起材料周围骨质吸收甚至骨溶解造成內植物松动，严重影响手术治疗效果和预后。另外，金属材料的弹性模量往往远大于人骨的弹性模量而造成应力遮挡效应，影响骨折愈合和患者的功能恢复。病愈后，骨折内固定等患者往往需经二次手术将金属内植物取出，给患者带来了新的临床风险及额外的经济负担。

为解决上述问题，就需要研制新型的可降解吸收植入物材料。现在的研究方向主要集中在高分子聚合物和生物陶瓷材料，如聚羟基乙酸，聚乳酸，羟基磷灰石，生物玻璃。但这类材料韧性较差，不能产生协调性形变，而且强度较低，往往无法在骨折端负重应力区提供足够的支撑作用，因而其在临床的应用范围十分局限，往往只能作为非负重区的骨填充修复材料。

内植物周围感染仍然是骨科临床中极为棘手的问题。一旦发生内植物周围感染将会造成手术失败和抗生素治疗期的延长，从而带来相关的药物副作用；而为了治疗局部感染而进行的扩大性清创术将加重原本存在的骨缺损，给病人带来极大的痛苦和经济负担。针对抗生素全身用药毒副作用大，感染局部治疗效果差的缺点，目前的研究主要集中在将骨修复材料本身作为抗菌介质，将內植物材料植入骨缺损部位后，材料含有的抗菌成分将通过材料界面或材料内部释放到骨周围组织，从而实现对内植物周围的局部抗感染治疗，一方面减少了产生全身给药副作用的风险，另一方面增加了内植物界面和周围组织的局部药物浓度，达到对内植物周围感染的有效治疗和预防。目前，针对此类抗菌材料主要有以下两个研究方向：1）以多孔材料为载体负载抗生素，将材料作为载药缓释系统进行局部治疗，但此类材料仍然无法解决不断增加的多种耐药致病菌对抗生素的耐受问题。2）在內植物材料表面被覆含有抗菌金属离子的抗菌涂层，金属离子可以广谱抗菌，具有较好的抑菌作用，但是抗菌涂层由于厚度较薄，降解速度快，作用时间较短，无法实现术后较长时间对感染的预防和治疗，而且此类涂层与內植物材料界面的结合力往往不够，增加了涂层与內植物之间发生断裂分层的隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种具有抗菌功能的可体液降解的医用金属材料，所述医用金属材料为镁锌铜合金，该合金具有良好抗感染性能和一定的成骨成血管性能。

本发明的第一方面是提供一种镁锌铜合金，所述镁锌铜合金的组分包含镁、锌和铜，其中，

锌的含量为1-8wt%，优选为1.5-7wt%，更优选为2-6wt%，更优选为3-5wt%，例如3.5wt%、4wt%或4.5wt%；

铜的含量为≤3wt%，优选为≤2wt%，更优选为0.01-1wt%，更优选为0.05-0.75wt%，更优选为0.1-0.5wt%，例如0.2wt%、0.3wt%或0.4wt%；

余量为镁。

优选地，所述镁锌铜合金的组分还包括微量元素，所述微量元素为稀土元素中的一种或多种，和/或钙、铁、锶、锆、锡、镍、银和铝中的一种或多种。

其中，所述稀土元素可以为镧（La）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、钕（Nd）、镥（Lu）、钪（Sc）和钇（Y）中的一种或多种。

优选地，所述微量元素中的每种元素的含量＜4wt%，更优选为≤1.5wt%。

优选地，所述微量元素的含量＜4wt%，更优选为0.01-3.99wt%，更优选为0.5-3.2wt%，更优选为0.8-2.2wt%，更优选为1-1.5wt%。

优选地，按镁锌铜合金的总量计，所述微量元素包括：

稀土元素＜4wt%，更优选为0.01-3.99wt%，更优选为0.01-3.2wt%，更优选为0.01-2wt%，更优选为0.01-1wt%；

钙＜4wt%，更优选为0.01-3.99wt%，更优选为0.1-3.2wt%，更优选为0.1-2.2wt%，更优选为1-1.5wt%；