[发明专利]一种表面图案化沉积金属的铁基材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种表面图案化沉积金属的铁基材料及其制备方法与应用。该表面图案化沉积贵金属的铁基材料，它包括铁基基体材料和按照预设计的图案沉积在所述铁基基体材料表面上的金属；所述金属在温度为35～40℃的模拟体液中的腐蚀电位正于铁的腐蚀电位。本发明采用金属元素在铁基基体材料表面形成图案化修饰，使得图案与纯铁基体间形成电偶腐蚀，从而进一步加速铁基基体材料的腐蚀，并且由于金属图案的材料选择、图案形状、图案分布、图案数量的可设计性，从而实现对铁基材料腐蚀的全面掌控。本发明铁基材料腐蚀速度可控，生物相容性好，可用于制备医用植入体，如心血管支架，避免了传统的惰性金属支架存在的晚期血栓、支架再狭窄等问题。

技术领域

本发明涉及一种表面图案化沉积金属的铁基材料及其制备方法与应用，属于医用铁合金材料及其制备方法领域。

背景技术

目前临床上广泛应用的心血管支架材料以金属材料为主，包括316L不锈钢、Ti和Ni-Ti合金、Co-Cr合金、Pt-Ir合金以及金属Ta等。但是，这些支架材料全部为生物惰性材料并且在生物体内不可降解，植入人体后会作为异物长期存在于体内，有血管再狭窄、晚期血栓发生的风险，同时需要进行长期的抗血小板治疗。鉴于以上原因，开发生物可降解血管支架材料是心血管支架的发展趋势。

目前国内外关于可降解心血管支架材料的研究集中在高分子、镁合金以及铁合金上。但是，由于高分子血管支架存在于力学性能较差，尺寸较大、支架输送与释放困难，高分子表面涂层可能在支架撑开时遭到破坏，且电磁波难以透过高分子，导致血管造影困难，手术中难以精确定位等缺点，所以高分子血管支架在临床上的应用受到很大的限制。尽管人们对可降解镁合金的兴趣日渐上升，但是与316L不锈钢相比太差的力学性能、在生理环境中太快的降解速率以及在腐蚀过程中的大量析氢，都可能限制镁合金在生物医学上的应用。

从生物相容性角度来看，铁元素是人体含量最高的的微量金属元素，成人体内铁元素含量4～6g，其中70％与血红蛋白结合。铁具有重要的生理功能，在许多的生物化学反应中起着重要作用，如氧气感应和传输、电子转移、催化等。纯铁在体液环境中能够发生腐蚀，有望成为新一代的可降解血管支架材料。早期的动物实验研究也证实了纯铁具有良好的生物相容性以及作为心血管支架材料的可行性。但是纯铁作为心血管支架材料还存在降解速率过慢的问题，而且铁基材料在体液环境中以点蚀为主，容易引起支架局部失去力学强度而破裂，造成植入失败。因此，对用于心血管支架的铁基合金，需要加快其腐蚀速率同时使其腐蚀更为均匀。

到目前为止，科研工作者已经对纯铁作为可降解医用金属材料进行了大量的研究，比如采用合金化、新的制备工艺、复合材料等方式改善纯铁的性能，这些铁基材料相对于纯铁，在力学性能和腐蚀性能方面都得到了一定的改善，但是没有公开任何加速铁基材料腐蚀的文献。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面图案化沉积金属的铁基材料及其制备方法与应用，铁基材料表面图案化的金属可与纯铁基体间形成电偶腐蚀，从而加速铁基材料的腐蚀，此外，该铁基材料具有良好的生物相容性和可控的生物降解速率，能够满足力学性能的要求，可作为医用全降解血管支架材料。

本发明提供的一种表面图案化沉积金属的铁基材料，它包括铁基基体材料和按照预设计的图案沉积在所述铁基基体材料表面上的金属；所述金属在温度35～40℃的体液或者模拟体液中腐蚀电位正于铁的腐蚀电位。

上述的铁基材料中，优选地，所述金属与所述铁基基体材料的腐蚀电位差可为0～5V，但不为0，具体可为0.899V；更优选地的，所述金属可为Au、Ag、Pd或Pt等贵金属。

上述的铁基材料中，所述金属的表面积与所述铁基基体材料的表面积的比值可为0～0.7，但不为0，具体可为0.19～0.50、0.19635或0.50265。