[发明专利]一种具有核壳结构的锌镁合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有核壳结构的锌镁合金的制备方法，属于医用生物材料制备及应用的技术领域，针对单质锌力学性能差、体内降解过程中生物活性低，结合镁的合适降解速率及镁锌相的良好力学性能，采用锌、镁为原料，通过配粉、球磨混粉、放电等离子烧结，制成具有合适降解速率与力学性能良好的核壳结构的锌镁合金。同时，核壳结构的锌镁合金块体经过SBF溶液浸泡试验后可得到具有表面开孔核壳结构的锌镁合金，这些开孔结构有利于骨细胞粘附增殖，促进骨骼生长。核壳结构的锌镁合金块体，致密度达到98.5%，抗压强度约为215MPa，抗弯强度为85MPa，弯曲模量为6.0GPa，与人体皮质骨骼各项性能相匹配，满足骨科植入物的性能要求。

技术领域

本发明涉及一种具有核壳结构的锌镁合金的制备方法，具体涉及一种在降解过程中会形成开孔结构的核壳锌镁合金材料的制备方法，属于医用生物材料制备及应用的技术领域。

背景技术

锌是人体不可或缺的微量元素之一，参与近百种生物酶的合成与反应，在人体发育过程中起到至关重要的作用。镁同样也属于人体必需元素之一，镁在细胞中直接参与了几乎所有生化反应，在细胞生命活动中居重要地位。同时，锌镁均具有良好的生物相容性和生物可降解的优点。目前临床上使用的可降解生物材料主要有高分子材料和生物活性陶瓷材料，但他们都存在明显缺陷，如生物高分子材料的力学性能较低，降解引起的酸性环境会产生局部炎症；生物陶瓷塑韧性差，强度低于人骨组织。而可降解医用金属材料，不仅能在人体环境降解，还能保证足够的力学性能。锌镁是现阶段应用较为广泛的可降解医用金属材料，但是它们也存在一些不足。单质的镁在作为骨组织材料植入时，降解速率过快，无法与骨组织的生长速率匹配；而单质的锌在作为骨组织植入材料时力学性能严重不足，需以锌为基体加入镁元素制备出的镁锌二元合金，提升力学性能，满足体内服役条件。此外，块体材料作为植入体与人骨组织结合不够牢固，很容易发生松动。多孔生物材料使得植入体的固定更加可靠，多孔结构为细胞提供优良的依附条件，使成骨细胞快速增值分化，骨组织快速增长，利于加快病人术后的康复。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的现状和不足，开发出一种以镁颗粒为核、镁锌金属间化合物为壳的核壳结构锌镁合金，使其成为具有合适降解速率和力学性能匹配的功能材料。并且该材料在降解过程中会形成开孔结构，有利于骨组织细胞的粘附与增殖，促进骨骼生长。具体以大颗粒镁粉、小颗粒锌粉为原料，通过配粉、球磨混粉、放电等离子烧结制成具有核壳结构的锌镁合金，使其在降解过程中形成开孔结构。使核壳结构的锌镁合金成为具有合适降解速率、力学性能优异且生物相容性优良的功能材料。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：锌粉、镁粉、氯化钠、碳酸氢钠、氯化钾、磷酸氢二钾、氯化镁、盐酸、氯化钙、硫酸钠、三羟甲基氨基甲烷、氩气、石墨纸，其组合准备用量如下：以克、毫升、毫米、微米、摩尔/升、厘米³为计量单位

锌粉 ：Zn 238.48g±0.001g 纯度99.9% 粒径3~8μm

镁粉 ：Mg 10.1g±0.001g 纯度99.8% 粒径100~150μm

氯化钠晶体：NaCl 8.035g±0.001g 纯度99.5%

碳酸氢钠：NaHCO₃ 0.355g±0.001g 纯度99.5%

氯化钾：KCl 0.225g±0.001g 纯度99.5%

磷酸氢钾：K₂HPO₄·3H₂O 0.213g±0.001g 纯度99%

氯化镁：MgCl₂·6H₂O 0.311g±0.001g 纯度 98%

盐酸：c(HCl)=1 mol/L 45ml