[发明专利]含抗腐蚀涂层的金属复合材料、可降解镁合金接骨螺钉及应用

说明书

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种含抗腐蚀涂层的金属复合材料、可降解镁合金接骨螺钉及应用。所述的含抗腐蚀涂层的金属复合材料包含基体和附着于基体上的复合涂层，其中，复合涂层由内而外依次为氧化陶瓷层和钙磷盐层，氧化陶瓷层通过微弧氧化附着于基体上，钙磷盐层通过电化学沉积附着于氧化陶瓷层上。该含抗腐蚀涂层的金属复合材料提高了金属材料的耐腐蚀性和组织亲和性，适用于制备骨修复材料，尤其是骨修复用骨内固定材料，且工艺简单、成本低、性能优异，安全环保、易于实施，可以顺利实施产业化。本发明还提供了一种由上述材料制备得到的可降解镁合金接骨螺钉。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种含抗腐蚀涂层的金属复合材料、可降解镁合金接骨螺钉及应用。

背景技术

早期的骨修复用骨固定钉材料大都选用惰性金属，包括不锈钢、钛合金、钴基合金等。这类材料具有良好的强度和塑性，利于加工成型。同时在人体内不易腐蚀，可以减少有害离子释放。然而传统金属材料与人体骨组织的弹性模量相差很大，植入后产生应力遮挡效应，影响骨愈合过程或导致骨质疏松；另外惰性金属材料长期植入可能释放有害离子，有引发炎症、过敏的风险，所以需要在骨愈合后二次手术取出，增加了病人的风险和经济负担。从20世纪50年代开始，可降解高分子和生物活性陶瓷材料开始受到人们关注，前者可以在人体内降解从而避免二次手术，后者具有良好的生物相容性和骨诱导性。但高分子骨固定钉的力学强度比较低，临床使用时常出现断钉事件，同时其降解产物大多为酸性，对周围组织产生刺激，引发无菌性炎症。而磷酸钙盐等生物活性陶瓷材料强度低、脆性大，只能作为骨缺损的填充物而不能制造成骨固定钉使用。

镁合金可在人体内完全降解，其弹性模量和密度等与其它金属植入材料相比更接近于人骨，可有效避免应力遮挡效应，且具有较高的机械强度和良好的骨诱导性，因此镁合金作为骨修复材料具有很好的应用潜力，并受到广泛研究。前期研究表明镁合金作为骨修复材料具有良好应用前景，但其临床应用还面临一些挑战。早期的研究大多直接采用商用镁合金，合金中添加的Al元素具有慢性神经毒性；稀土元素是镁合金常用的合金元素，可以有效提高合金强度、耐热性及耐蚀性能(如WE43)，但部分稀土元素可能存在潜在毒性，随着镁合金植入物在人体内降解，大量稀土元素的释放对人体健康构成潜在威胁。降解速率过快以及严重的局部腐蚀是医用镁合金面临的另一大挑战。腐蚀速率过快会产生大量氢气，聚集在植入物周围或皮下会引发炎症，影响骨愈合。基于上述问题，目前仅有少量镁及镁合金材料的医疗器械产品上市，用于骨折内固定治疗。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种含抗腐蚀涂层的金属复合材料，该金属复合材料包含基体和附着于基体表面的氧化陶瓷层和钙磷盐层。

本发明的另一目的在于提供上述含抗腐蚀涂层的金属复合材料的制备方法，该方法简捷清晰、安全环保、易于实施，可以顺利实施产业化。

本发明的再一目的在于提供上述含抗腐蚀涂层的金属复合材料的应用。

本发明的第四个目的在于提供一种可降解镁合金接骨螺钉。

本发明的通过下述技术方案实现：

一种含抗腐蚀涂层的金属复合材料，包含基体和附着于基体上的复合涂层，其中，复合涂层由内而外依次为氧化陶瓷层和钙磷盐层；

所述的氧化陶瓷层优选通过微弧氧化附着于基体上；

所述的钙磷盐层优选通过电化学沉积附着于氧化陶瓷层上；

所述的基体为不锈钢、钛合金、钴基合金、镁合金或锌合金；

所述的基体优选为镁合金；

所述的基体进一步优选为挤压态Mg-2Zn-0.5Y-1Nd-0.5Zr合金，该合金稀土含量较低，在人体长期植入时的安全风险要远低于WE43(Mg-4Y-3.4RE-0.7Zr)生物镁合金；