[发明专利]一种医用植入可降解复合棒材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种医用植入可降解复合棒材及其制备方法，其特征在于，最内层为镁合金，中间层为锌合金，锌合金与镁合金两者间以燕尾槽的形式连接，并通过镁合金固态高温下周围浇注液态锌合金使两者呈冶金结合，最外层是生物涂层。镁合金的化学成分按质量百分比计为：CaO 8%~15%、Zn 3%~10%、Sr 2%~8%、Ce 0.8%~2%，余量Mg；锌合金的化学成分按质量百分比计为：Mg 0.1%~1.0%、Mn 0.5%~2.0%、Sr 0.05%~0.6%、Sn 0.1%~0.5%、La 0.08%~0.6%，余量Zn；生物涂层的化学成分按质量百分比计为：50%~65%的纳米β‑Ca₃(PO₄)₂与纳米CaCO₃复合颗粒（两者质量比为1∶2）、3%~8%的纳米银颗粒，余量为聚乳酸。本复合棒材具有较好的力学性能，能满足医学需要，整体材料可完全降解，不需二次手术取出。

技术领域

本发明属于医用新材料技术领域，特别涉及一种医用植入可降解复合棒材及其制备方法。

背景技术

目前，临床上主要应用的植入材料包括不锈钢、钛及钛合金、Co-Cr合金等，但这些材料在临床上的应用存在以下问题：①金属材料的弹性模量远远高于人骨的弹性模量，对局部骨组织产生很大的“应力遮挡”效应，可能导致自然骨功能退化甚至萎缩的可能；②在体内不可降解，当作为临时性植入材料如血管支架、骨钉、骨板、骨针时，需要进行二次手术取出。在这种情况下，生物体内可降解吸收材料则成为生物材料的一个研究热点，目前临床应用上多采用生物可降解植入材料，包括高分子材料、生物活性陶瓷材料、金属基材料。但高分子材料综合力学性能过低，降解产生的酸性环境会增加人体产生炎症的机率，生物活性陶瓷材料的塑性及韧性较差，应用范围小，所以金属基可降解植入材料成为临床应用主要材料。

金属基可降解植入材料主要包括镁合金、锌合金、铁基合金。镁合金与铁基合金作为可降解植入材料在降解速率方面存在一些问题，镁合金的降解速度过快，影响其生物相容性和在使用过程中的强韧度等，铁基合金最大的问题是降解速度过慢，会引发一系列不良反应。金属锌的化学活性介于镁和铁之间，其腐蚀速率介于二者之间，可以制备降解速率适当的材料。锌是人体必须的微量元素之一，健康成人每天锌的膳食许可量为20~40mg，因此锌作为可降解植入材料在降解速率的控制与生物安全性方面有一定的优势。另外，无论镁合金或锌合金均存在无骨诱导活性等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种医用植入可降解复合棒材及其制备方法，具有以下优点：①最外面的涂覆层降解过程中释放出的大量磷酸根离子与钙离子，可原位形成类骨质磷灰石矿物的沉积，生物相容性和骨诱导活性明显；②中间层为锌合金，不但有良好的生物相容性，而且可降解，与人体内部接触的锌合金在降解过程中可释放出人体必需且可吸收元素；③最内层为变形镁合金，具有较好的力学性能，能满足医学需要，且在最外面的涂覆层及中间的锌合金层降解完后才与人体组织接触发生降解，此时人体组织中的植入器件不需要太高的力学性能，镁合金虽然降解稍快，但不再影响医学使用功能；④整体材料可完全降解，不需二次手术取出。

基于以上目的，本发明提供了一种医用植入可降解复合棒材及其制备方法，其特征在于：最内层为镁合金，中间层为锌合金，锌合金与镁合金两者间以燕尾槽的形式连接，并通过镁合金固态高温下周围浇注液态锌合金使两者呈冶金结合；最外层是生物涂覆层，且具有骨诱导活性。

本发明提供的一种医用植入可降解复合棒材及其制备方法，其制备工艺过程为：

（1）制备镁合金棒材，包括以下步骤：

1）合金配料：化学成分按质量百分比计为：CaO 8%~15％、Zn 3%~10%、Sr 2%~8%、Ce0.8%~2%，其余为Mg；