[发明专利]表面改性生物医用镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及生物医药材料领域，尤其涉及一种表面改性生物医用镁合金及其制备方法。 

  

背景技术

生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。也有“用于医用器械、与生物体相互作用的无生命性材料。”植入人体（或动物体）以修复器官和恢复功能用的金属材料。生物金属材料有的可以制成牙齿、骨头等起支撑作用的硬组织，有的可制成心脏瓣膜、脑膜、腹膜等软组织。植入体内的金属材料是浸泡在血液、淋巴液、关节润滑液等体液之中使用的。体液含有有机酸、无机盐，存在Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-等离子,是一种电解质,而且使用时间长达几年甚至几十年之久，因此生物金属材料首先要具备与人体组织和体液有良好的适应性（无毒，不引起变态反应和异常新陈代谢，对组织无刺激性），同时还要有耐蚀性和化学稳定性（金属离子不随血液转移，在体内生物环境中不发生变化，不受生物酶的影响）。生物金属材料要承受人体的各种机械动作，因此在力学上应具有适宜的强度、韧性、耐磨性和耐疲劳性能。 

生物适应性优良的Zr、Nb、Ta、Pd、Sn合金化元素被用于取代钛合金中有毒性的Al、V等，如Ti -15Zr - 4Nb - 2Ta和Ti - 12Mo - 6Zr - 2Fe等合金的生物亲和性显著提高，耐蚀及机械性能也有较大改善，Ti-Ni和Cu、Zn、Al等形状记忆合金由于具有形状记忆和超弹性双重功能，在脊椎校正、断骨固定等方面有特殊的应用。 

骨组织工程是通过在生物材料支架上种植细胞，在体内或体外培养活体组织，再将它们植入缺损或病变部位，以修复缺损或病变骨组织。因此，骨组织工程支架首先应是能使细胞粘附、分化、增殖或迁移的载体，所以，支架的多孔性是非常重要的，孔径大小影响细胞的长入和支架的内表面积。具有较大内表面积的支架可培养更多的细胞，为再生器官提供足够的细胞。目前已被发展为硬组织工程支架的多孔生物陶瓷和聚合物支架可以促使骨质和组织在其孔内生长，使损伤较快恢复，但力学性能差。因此，发展新的骨组织工程支架材料，需要它既要有良好的力学性能，又要有类似于骨的多孔结构和生物可降解性能。近期的研究表明，镁的性能基本符合骨组织工程多孔支架的要求，即较低的弹性模量和适当的强度，良好的生物相容性、生物可降解和可吸收性等。因此镁及镁合金有条件成为一种理想的替代骨组织的工程支架材料。C.E.Wen研究发现，通过改变多孔镁的孔隙率可以使其力学强度达到多孔骨的范围，当孔隙率为35％、平均孔径为250μm时，多孔镁的杨氏模量可达到1.8GPa，强度为17MPa。但是，将镁及镁合金作为骨组织工程多孔支架材料也会面临很多问题，如骨组织工程支架是与体液直接接触的，由于血液中存在Cl^-，支架材料会以很快的速度降解，降解过程中还会产生氢气等，这都会对周围的组织造成影响。 

  

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种表面改性生物医用镁合金及其制备方法，表面改性生物医用镁合金结构紧密，机械性能强。 

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 

表面改性生物医用镁合金，包括以下重量份计的原料：镁100～120份、锰30～80份、氟化钙40～80份、磷酸二氢钙40～80份、醋酸纤维素20～50份、聚苯乙烯10～40份、石蜡20～80份。

    作为对本发明的进一步改进，表面改性生物医用镁合金，包括以下重量份计的原料：镁110份、锰50份、氟化钙60份、磷酸二氢钙60份、醋酸纤维素30份、聚苯乙烯30份、石蜡60份。 

    作为对本发明的进一步改进，石蜡为聚乙烯蜡或微晶石蜡。 

    作为对本发明的进一步改进，镁和锰的粒径均为100~200μm。 

本发明还提供了一种表面改性生物医用镁合金的制备方法。 

一种表面改性生物医用镁合金的制备方法，包括以下步骤：镁、锰、氟化钙、磷酸二氢钙、醋酸纤维素、聚苯乙烯、石蜡混合均匀，1000～1600℃条件下熔化；放入模型内，冷却成型。 

    作为对本发明的进一步改进，熔化温度为1200℃。 

    有益效果：氟化钙中的氟离子抑制了醋酸纤维素的分解，形成一种完全致密的烧结体，保持高抗拉强度和屈服强度。未加入氟化钙的合金抗拉强度、屈服强度、延伸率明显低于本发明。 

  

具体实施方式