[发明专利]一种高强度可降解纳米医用钛镁硅复合材料的制备方法

说明书

一种高强度医用纳米钛镁硅复合材料的制备方法，其特征是：本发明提供的具有纳米晶粒组织的钛镁硅复合材料以钛、镁、硅、钒、银为组元，同时添加碳化钛‑碳化硅‑碳化钒‑碳化锆晶须颗粒，其组成可用aTi‑bMg‑cSi‑dV‑eAg‑f（TiC‑SiC‑VC‑ZrC）表示，其中a=50,b=30,c=15,d=3，e=1.5，f=0.5且a+b+c+d+e+f=100，将颗粒状材料按照一定的比例混合配制通过异丙醇粘合后直接进行粉末压制形成毛坯，克服了传统金属熔炼产生有毒物质这一缺点;将毛坯通过三叉形模具通道不用取件即可发生反复挤压剧烈塑性变形获得具有纳米晶粒组织的高度开放结构的纳米高强度材料，且镁在植入人体后可自行降解，为骨组织向内生长，以及置入骨骼与人体骨组织愈合提供可能。

技术领域

本发明涉及一种可降解具有人体亲和性且力学性能接近人骨的纳米钛镁硅复合材料的制备方法，具体来说是一种新型钛镁硅复合材料，应用于医疗植入领域。

背景技术

目前用于医学的金属以及合金主要有医用不锈钢、医用钴基合金、医用钛及其合金、医用镁合金等金属及合金 ，传统的医用金属及合金存在易腐蚀、溶出离子可能诱发疾病、引起细胞和组织坏死，力学性能差、无生物活性、耐磨性差、疲劳和断裂韧性不甚理想等缺点。且传统植入物刚度过高，由于这种应力遮挡，大且刚性的股骨假体，不建议骨密度低患者使用，这涉及到一个应力遮挡引起的骨骼吸收和骨骼流失。临床试验中，在植入物两年内，有超过12%的患者患有中度或严重的骨骼流失。传统医用材料和人体亲和性和可降解性差，骨组织不能向内生长，不能和人体骨骼愈合。

发明内容

本发明专利的目的是针对现在用于医学领域的合金的不足，为了减少植入体与周围骨组织的不匹配，实现人工植入物转移到相邻的骨骼的刚度优化加载，提供了一种具有良好的生物活性、可降解、且力学性能接近人骨具有高度开放结构的纳米材料。

本发明是通过如下技术方案来实现：

本发明提供的具有纳米晶粒组织的钛镁硅复合材料以钛、镁、硅、钒、银为组元，同时添加碳化钛-碳化硅-碳化钒-碳化锆晶须颗粒，其组成可用aTi-bMg-cSi-dV-eAg-f（TiC-SiC-VC-ZrC） 表示，其中a=50,b=30,c=15, d=3，e=1.5，f=0.5且a+b+c+d+e+f =100，最终通过剧烈塑性变形获得高强度医用纳米钛镁硅复合材料。具有纳米晶粒组织的钛镁硅复合材料，其优点及特殊之处在于：其是用钛、镁、硅、钒、银等成分为基本组元，人体必须微量元素钒、镁，其中镁具有良好的可降解性，在植入人体后可以自动缓慢分解，硅在体液作用下也可以形成高度开放结构，以及钛的存在使其具有可靠的硬度条件，而钛又能使其具有与人体骨骼相近的力学性能，孔的存在为骨组织向内生长提供可能，钒可以和钛很好的结合，使材料具有良好的综合性能。银金属的添加，使材料具有广谱抗菌属性，提高了该材料的医用功能。采用将颗粒状材料配制好后用丙酮粘合直接压制成毛坯，避免了传统金属烧结过程产生有毒物质，并且是通过三叉形模具通道不用取件即可反复挤压形具有成纳米晶粒组织的钛镁硅复合材料，将形成的纳米材料置于碱中腐蚀以形成具有高度开放结构的纳米材料，在材料植入人体后可缓慢自行降解，为骨组织向内生长以及植入骨骼和人体骨组织愈合提供可能。 本发明提供了一种高强度纳米医用可降解钛镁硅复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）配料制坯：取Cp Ti粉末，Mg颗粒（纯度为99.6％），Si颗粒（纯度99.9％），V颗粒（纯度99.9％），Ag颗粒（纯度99.9％）和TiC-SiC-VC-ZrC晶须颗粒，将粉末共混物在氩气填充的手套箱中称重，然后与重量比为1％的异丙醇混合并搅拌3分钟。随后，将该元素混合物浆料从密封容器中的手套箱中取出并倒入压力机模具入口通道，同时通过背压式冲头阻塞出口通道，将混合物在50MPa下冷压，并在室温下干燥5分钟，使异丙醇蒸发并且颗粒之间的粘附力消失。最终加工成D10mm×68mm的棒状试样。