[发明专利]一种生物可降解LiZn4

说明书

一种生物可降解LiZn₄‑Zn复相材料及其制备方法。通过真空熔炼、热处理、塑性变形工艺对材料显微组织进行调控获得，材料中不同相的质量百分比是：金属间化合物LiZn₄为15.5～95wt％，Zn相为余量。本发明材料纯度高、成分均匀性好，LiZn₄相为力学增强相，相同电解质中电位低于Zn且可降解，所含的Zn和Li元素为生物安全元素，降解后对人体无毒。该生物可降解LiZn₄‑Zn复相材料显微组织结构由一级或双级片层组织组成，相邻片层间距约为0.04～5μm。所获得的屈服强度为200～500MPa，抗拉强度为300～600MPa、延伸率为30～120％。在模拟体液中降解均匀，降解速率低于20μm/y，对L929成骨纤维细胞和MG63细胞毒性低于2级，满足多种人体植入器件材料的力学使用要求。该复相材料及其加工方法在医用材料领域具有极高的推广价值和广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物可降解医用材料的设计与制备方法，具体为一种生物可降解LiZn₄-Zn复相材料及其制备方法。

技术背景

近几年，随着心血管疾病和骨创伤疾病数量的增加和不断年轻化，社会大众对血管支架和骨修复材料的需求逐年增加。但由于目前临床应用的316L不锈钢、纯钛、Ti6Al4V等材料植入后需二次取出，极大的增加了病患生理和经济负担。因此，针对该问题，Fe基材料、Mg基材料、Zn基材料以及高分子材料等可降解材料成为新的研究热点。国际公认的可降解血管支架材料的室温拉伸力学性能为：屈服强度＞200MPa，抗拉强度＞300MPa，延伸率＞15～18％，降解速率标准为＜20μm/y；骨修复材料的室温拉伸力学性能为：屈服强度＞230MPa，抗拉强度＞300MPa，延伸率＞15～18％，降解速率标准为＜0.5mm/y。

发明内容

为满足临床人体植入物的力学要求，国际公认的可降解血管支架的室温拉伸力学性能为：屈服强度＞200MPa，抗拉强度＞300MPa，延伸率＞15～18％，降解速率标准为＜20μm/y；国际公认的骨修复材料的室温拉伸力学性能为：屈服强度＞230MPa，抗拉强度＞300MPa，延伸率＞15～18％，降解速率标准为＜0.5mm/y。本发明旨在设计一种新型生物可降解LiZn₄-Zn复相材料以满足上述要求。该复相材料中所涉及的金属元素为生物安全元素。其中锌是人体必需的营养元素，参与人体多种的新陈代谢活动并可促进骨组织生长，在人体中丰度仅次于铁，参与人体内多种生命活动，而含Li元素的药物可治疗狂躁症、中风、老年痴呆症、帕金森氏病和肌萎缩硬化症等疾病。推荐成年人每天摄入的Zn为2.5～6.4mg，每天摄入Li元素的量为0.65～3.1mg。

本发明提出一种新型生物可降解的LiZn₄-Zn复相材料。该复相材料在液体环境降解后释放产物为生物安全的Zn离子和Li离子，并可通过新陈代谢排出体外。以解决上述课题为目标的本发明要旨如下所述：

一种生物可降解LiZn₄-Zn复相材料及其制备方法，其特征在于该复相材料的相成分设计以及通过热处理和塑性变形来调控显微组织结构。该复相材料中不同相的质量百分比为：β-LiZn₄相为15.5～95wt％，余量为Zn相。

其组织结构特征为LiZn₄-Zn复相材料是由的具有良好的力学强度、均匀细密的一级或双级Zn+β-LiZn₄片层组织构成的，其中双级片层中的二级析出Zn是以β-LiZn₄相为基体原位析出，硬度较低为软相，经本发明提出的塑性加工方法加工后形成纳米晶，可更好地协调塑性变形，提高该材料的塑性。β-LiZn₄相为硬相，可为材料提供较高的强度。