[发明专利]一种具备超塑性的医用锌合金棒材制备方法

说明书

本发明提供了一种超塑性锌合金支架材料的制备方法，具体是经过材料第一性原理计算，得出针对不同植入部位的合金成分，合金主要元素包括铁(Fe)、铜(Cu)等金属，在加热设备中熔炼得到合金熔体，对合金熔体进行高能超声处理，然后经过模具中逐级降温冷却得到锌合金铸锭，依次经过挤出、拉拔、退火，得到具有超塑性特征的锌合金圆柱棒材。通过第一性原理计算得出不同部位所需要的合金性能和成分，通过高能超声处理合金熔体达到除气、除杂、细化晶粒的目的，通过模具的逐级降温使结晶过程更平衡。该锌合金材料加工成的血管支架具有适宜的支撑力、良好的顺应性、稳定的塑性变形能力以及优秀的可降解性能，可应用于血管、腔道和骨科植入。

技术领域

本发明属于医疗器械和生物医用材料领域。具体涉及一种具备超塑性的可降解锌合金血管内、腔道内支架材料及骨板骨钉材料和制备方法。

背景技术

冠状动脉粥样硬化性心脏病是引起人类死亡的重要原因之一 ,目前全世界每年有大约超过200万冠心病病人需要进行经皮穿刺冠状动脉成形术(percutaneoustransluminal coronary angio plasty , PTCA),其中 70 %的PTCA术需要植入血管支架,但是6个月后的再狭窄率却高达 20%～30%,其中大约有10%的病人需要再次植入支架,给患者带来了巨大的经济以及心理上的负担。

引起再狭窄的机理之一是弹性回缩，人体冠状动脉是一种肌肉型动脉，在其内部弹性层以及外部弹性层含有弹性纤维，如果支架的刚度过高，支架扩张后，支架顺应性太差，弹性纤维就会产生回缩力量来抵抗这种扩张从而产生弹性回缩；如果支架的力学强度过低，就会发生支架内腔的丢失，起不到支撑作用，也会造成血管内的再狭窄，这些原因都属于血管对支架产生的不适应性。另外一个原因就是传统支架都属于不锈钢、钴铬合金、铂铬合金等强支撑力、高度耐蚀的惰性金属支架，支架的长期植入会刺激血栓形成的组织因子的暴露，带来相应的炎症反应。

为了解决支架长期留置体内以及顺应性差的问题，目前国内外对于可降解支架的研究已经有了一些相应的技术产生：

公开号为US20160213501A1的美国专利公布了一种可降解镁合金支架，支架外含有比镁降解慢的金属涂层，类似于铁、锌以及高分子聚合物等涂层，以此来调节镁支架的降解速度。

公开号为CN103736152A的中国专利申请中公布了一种含有Ce、Mg、Ca、Cu的锌基合金，延伸率为25%。该材料中引入了多种金属元素，也是为了改善锌的力学性能，最终形成一种具有耐蚀性的生物可吸收锌合金。

国际公布号为WO2017/028646A1所提及的可降解锌铜合金，Cu含量在1wt%-10wt%，该锌合金具有力学性能好、易加工、耐蚀性优良、生物相容性好等优点，可以作为制备多种可降解医用植入器械的材料，不仅具有非常优良的力学性能和生物相容性能，同时可以在6～18个月内实现完全降解，满足植入器械对材料综合力学性能和生物安全性的要求。

中国专利CN105925848A公开了一种生物医用可降解锌合金内植入材料及其制备方法，材料的含有成分及质量百分比为：Al：1～5％，Mg：0 .01～3％，Ca：0 .05～3％，Zr：0.05～0 .2％，余量为Zn和不可避免的杂质，材料的延伸率在45%以上。此发明所述锌合金可用于可降解的医疗植入体，尤其是血管支架、骨科植入体。

中国专利CN106862298A公布了一种医用生物可降解锌合金毛细丝材的制备方法，将医用生物可降解锌合金依次真空熔炼和均匀化热处理得到锌合金铸锭后依次车削外皮和挤压，得到锌合金粗棒材，得到的锌合金粗棒材依次旋锻和退火，得到细棒材，得到的细棒材表面涂覆石墨润滑剂涂层后冷拔拉丝，得到医用生物可降解锌合金毛细丝材，所述毛细丝材的直径小于0 .1mm。此发明所述锌合金管材综合力学性能表现优异，表面质量好、耐腐蚀性和降解均匀性好、降解速率也符合临床使用要求。