[发明专利]一种Zn-Cu系锌合金及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种Zn‑Cu系锌合金及其制备方法与应用。本发明Zn‑Cu系锌合金包括Zn和Cu；以重量百分比计，所述Zn‑Cu系锌合金中所述Cu的质量百含量为0～30％，但不包括0。它的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述Zn和所述Cu混合，得到混合物；(2)将所述混合物按照下述a)或b)步骤进行处理，然后冷却，即得到所述Zn‑Cu系锌合金；a)在CO₂和SF₆气氛保护下，将所述混合物进行熔炼或烧结；b)在真空气氛保护下，将氢气溶于所述混合物进行所述熔炼。本发明制备的Zn‑Cu系锌合金具有合适的机械性能、可调节的腐蚀速率和良好的细胞相容性、血液相容性，具备优异的抗菌性能，能用于生物医用植入的制备。

技术领域

本发明涉及一种Zn-Cu系锌合金及其制备方法与应用，属于医用金属材料制备技术领域。

背景技术

生物医用材料又称为生物材料，是指以医疗为目的，用于诊断、治疗、修复或替换人体组织器官或增进其功能的材料。随着社会的发展和生活标准的提高，人们对于更高生活质量的追求也在不断提高。为了发展有着更优越临床性能的植入体，研究人员开发出了一系列新型的材料和技术。在实际的临床应用中，一些特定的临床问题要求植入体内的材料只是起到短暂性的支持作用以实现组织治愈，如骨折、血管堵塞等。可降解生物材料所制备的植入体在完成辅助机体治愈的使命后，能够逐渐降解，实现暂时代替的目的。生物可降解的概念在医药领域已经得到广泛应用，其种类主要包括高分子材料、生物陶瓷类、生物衍生物类、生物杂化材料等。

生物可降解金属是指能够在体内完全降解，同时所释放的腐蚀产物与机体有合适的宿主反应，并在辅助机体实现治疗目的后随着组织或器官的再生而逐渐降解吸收，没有任何植入体剩余滞留，不需要二次手术将植入体取出，减少了病人的痛苦以及经济负担。因此，生物可降解金属的主要成分应该是能够被人体新陈代谢的必需金属元素，同时在人体表现出合适的降解速率和模式。近年来，生物可降解金属吸引了大量的关注，其中铁基和镁基合金由于具有优异的力学性能和生物相容性已经被广泛研究，但是纯铁以及纯镁在体内的降解速率却难以达到临床医疗的要求，纯镁的降解速率过快导致力学强度的过早损耗以及氢气气泡的产生，而纯铁的降解速率则低于临床需求。

从标准电极电势的角度来看，纯锌的电极电势比纯镁高而比纯镁低，其腐蚀速率应该也介于两者之间，相对而言可能是一种更适宜的选择应用于临床医疗中。同时，锌是生物正常生长必不可少的元素，是人体内仅次于铁的生命必须微量元素，成人体内含锌1.4～2.3g，按每千克体重所含质量(mg)计，男性含锌平均为33.3mg，女性为22mg，其中60％在肌肉，30％存在于骨骼。锌参与许多酶的合成、发挥调控作用，已发现的含锌的酶类超过200种，同时也参与氨基酸和蛋白质的合成，维持机体的正常发育，参与蛋白质与核酸的新陈代谢，调控细胞的合成与功能，参与许多生物膜的合成，具有修复创伤、愈合伤口等作用。孕妇缺锌，可使胎儿畸形，成人缺锌使机体免疫系统功能下降，老年人锌缺乏主要表现为食欲、记忆力等功能下降。

铜在正常成年人体内的含量为100～200mg，主要存在于肝、脑、心及肾脏中，对于成年人来说，每天需要吸收5mg的铜。铜能影响铁的吸收、运送和利用，是血液的组分并能促进造血过程，铜也是一些蛋白质、氨基酸和金属酶的组分。铜离子能够破坏细菌的细胞膜，使细菌的蛋白结构凝聚，改变一些酶的功能从而达到抗菌效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种Zn-Cu系锌合金及其制备方法与应用，本发明制备的Zn-Cu系锌合金具有合适的机械性能、可调节的腐蚀速率和良好的细胞相容性、血液相容性，具备优异的抗菌性能，能用于生物医用植入的制备。

本发明提供的Zn-Cu系锌合金，它包括Zn和Cu；

以重量百分比计，所述Zn-Cu系锌合金中所述Cu的质量百含量为0～30％，但不包括0。

上述的Zn-Cu系锌合金中，所述Zn-Cu系锌合金中还可包括微量元素；