[发明专利]一种具有抗菌性能的生物镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有抗菌性能的生物镁合金，该镁合金由生物镁合金基体和均匀分布在镁合金基体中的纳米银组成，其中，纳米银的质量百分比为0.5‑1.5％、优选为0.75‑1.25％、进一步优选为1％。本发明还公开了一种制备具有抗菌性能的生物镁合金的方法，包括如下步骤：(1)将特定量的纳米银粉末和镁合金粉末在保护气氛下，在球磨机中球磨得到混合均匀的混合粉末；(2)以上述混合粉末为原料，通过激光选区熔化制备具有抗菌功能的生物镁合金。本发明将纳米银以第二相的形式复合到镁合金基体中，在抗菌性能伴随生物镁合金的整个降解过程。

技术领域

本发明属于生物镁合金制备技术领域，尤其涉及一种具有抗菌性能的生物镁合金及其制备方法。

背景技术

生物镁合金具有良好的生物相容性、在人体环境中的可降解性以及与人体骨骼相近的密度和模量等优点，在骨修复领域获得了越来越多的关注。与传统的医用金属相比，生物镁合金作为植入物最大的优势在于能在人体内自行降解，并被人体代谢吸收，从而避免了对患者造成额外伤害的二次手术。但在骨修复应用中，植入物还需具备抗菌性以避免移植处伤口出现细菌感染，虽然生物镁合金降解形成的微碱性环境具有一定的抗菌作用，但无法满足临床要求。多年来，细菌感染在骨修复案例中频繁发生，并最终导致修复手术失败。因此，开发具有优良抗菌性能的生物镁合金成为迫切需要。

一直以来，银因能抑制细菌生长而被用于治疗感染和加速伤口愈合，其杀菌作用是通过带正电的银离子与带负电的细菌结合,并通过细胞壁和细胞膜进入细菌内部。随后，银离子迅速与细菌内部氧代谢酶的巯基(-SH)结合，使酶失活，从而阻断细菌的呼吸、代谢和繁殖，最终导致其死亡。相比于常规的微米银，纳米银由于其表面积极大，在水溶液中更易发生反应形成银离子(Ag＝Ag⁺+e^-),而且独特的小尺寸效应可以使其轻易地进入细菌,因此纳米银具备更优异的杀菌性能，其有效浓度在纳摩尔水平。

目前，纳米银和生物镁合金的复合大多采用表面涂层的方法，但因涂层的界面结合能力不佳，极易导致涂层脱落，并且表面涂层方法制备的纳米银/生物镁合金在涂层降解后便失去了抗菌性能。而以第二相的形式引入纳米银，其抗菌作用是通过复合物整体的降解形成，有望获得一种具备更优抗菌性能的生物镁合金。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种具有抗菌性能的生物镁合金及其制备方法。该方法通过选择性激光熔化技术将纳米银以第二相的形式引入生物镁合金中，其抗菌作用是通过复合物整体的降解形成，拥有比纳米银涂层的生物镁合金更长效、稳定的抗菌性能。

为解决上述技术问题，本发明所提供的具有抗菌性能的生物镁合金，该镁合金由生物镁合金基体和均匀分布在镁合金基体中的纳米银组成，其中，纳米银的质量百分比为0.5-1.5％，生物镁合金基体的平均晶粒尺寸≤9μm。

优选的，所述的纳米银的质量百分比为0.75-1.25％。

进一步优选的，纳米银的质量百分比为1％，生物镁合金基体的平均晶粒尺寸为4μm。

一种制备上述具有抗菌性能的生物镁合金的方法，包括如下步骤：

(1)将特定量的纳米银粉末和镁合金粉末在保护气氛下，在球磨机中球磨得到混合均匀的混合粉末，其中，球磨机转速为200-300rad/min，球磨时间2-4小时；

(2)以上述混合粉末为原料，通过激光选区熔化制备具有抗菌功能的生物镁合金；制备过程中，控制激光功率为70-80W，扫描速度为140-160mm/min，光斑直径为0.050-0.090mm，保护气体的压力为4-5.5MPa，H₂O和O₂浓度低于25ppm，控制扫描间距为0.05-0.15mm，控制铺粉厚度为0.10-0.20mm。