[发明专利]一种Zn-Ga系合金及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种Zn‑Ga系合金及其制备方法与应用，属于医用合金技术领域，所述Zn‑Ga系合金包括Zn和Ga，所述Zn‑Ga系合金中Ga占0～30wt％，但不包括0，所述制备方法为将Zn和Ga或Zn、Ga和微量元素混合，进行熔炼或烧结或者熔炼或烧结之后涂覆涂层得到Zn‑Ga系合金。制备的Zn‑Ga系合金的力学性质符合医用植入体材料的强度和韧性的要求，同时又可体内降解，具有可生物腐蚀降解特性和适宜的腐蚀速率保证提供长期有效的力学支撑双重特性。

技术领域

本发明涉及医用合金技术领域，特别是涉及一种Zn-Ga系合金及其制备方法与应用。

背景技术

目前用于临床的生物医用材料主要有生物医用金属材料、无机材料、高分子材料、复合材料及仿生材料等。医用金属材料与高分子材料和陶瓷材料相比，具有较高的强度、韧性和加工性能，因此应用最为广泛。如：316L、317L、304V不锈钢、Co-Cr-Mo合金、纯钛、Ti-6Al-4V、TiNi合金等。这些材料在人体内不可降解，为永久性植入，当植入体在人体内的服役期满后，必须通过二次手术取出，从而给患者带来不必要的生理痛苦及经济负担。

随着医学和材料科学的发展，对于一些需要临时服役的材料，如缝合线、骨折固定板，血管支架、胆道支架等，人们希望植入体内的材料只是起到暂时替代的作用，并随着组织或器官的再生而逐渐降解吸收，以最大的限度地减少材料对机体的长期影响。由于生物降解性材料容易在生物体内与体液等介质相互作用逐渐降解，其分解产物可以代谢，并最终排出体外，无需二次手术取出，因而越来越受到人们的重视，已成为当前国际生物材料领域的前沿与研究热点。

目前临床常用的可生物降解材料主要为可生物降解高分子材料和可生物降解陶瓷。可生物降解高分子材料虽能够完全被人体吸收，但强度低，很难提供结构支撑的功能；可生物降解陶瓷的缺点是韧性差，无法协调变形。

近年来，可降解生物医用镁合金材料成为研究热点之一，开发了一系列的生物医用可降解镁合金，如AZ31、WE43、Mg-Ca等，尽管镁合金作为生物材料有着诱人的应用前景，然而研究发现镁合金存在腐蚀速度过快，在组织器官没有充分愈合之前，植入物便很快会丧失它的机械完整性，因而有必要开发新型可降解合金以满足临床需求。

与镁及镁合金相同，金属锌及其合金由于化学性质活泼、易于腐蚀常常被用作腐蚀保护中被牺牲的阳极材料。但与镁相比，金属锌及其合金具有更高的腐蚀电位，因而相比镁合金来说金属锌及其合金腐蚀速率减慢，因而更加符合临床需求，有望发展成为新型生物医用可降解植入材料及器件。

人体正常含锌量为2-3克。锌是体内数十种酶的主要成分。锌分布于绝大部分器官与组织中，其中肝脏、肌肉和骨骼中含量较高。锌在人体中虽为微量元素，但作用却非常之大。有“生命的火花塞”之称。(1)锌与各种骨基质合成酶有关，它能够参与骨形成与骨重建。当锌缺乏时，骨中多种含锌酶的活性下降，骨的生长受到抑制；(2)锌是生物膜的关键组成部分，其在维持2000多种转录因子和300多种酶的结构和功能中具有重要作用；(3)锌能够迅速进入内皮细胞，维持内皮细胞的完整性，降低血管对动脉粥样硬化的易感性；(4)锌可以保护心肌细胞避免急性氧化应激以及心肌损伤引起的炎性反应；(5)锌能够积极参与核酸蛋白合成，加速创伤愈合；(6)此外，锌还与体内各种细胞代谢作用密切相关，如糖代谢、脂类代谢和抗衰老等。锌缺乏会导致动脉硬化、心率失常与衰竭、脑功能畸形、免疫力低下、下痢、食欲不振、生长减缓、掉发、夜盲、前列腺肥大、男性生殖功能减退、贫血等。成人每日需补充15-25mg锌。

镓(Ga)是人体强骨固钙剂，可用于治疗癌症相关高钙血症及变形性骨炎。镓因为能与细菌蛋白结合而具有较强的杀菌作用。镓及其化合物具有抗炎、抗骨质疏松的作用。镓能够抑制破骨细胞再吸收，抑制骨溶解，阻止骨钙释放，改变骨中Ⅰ型胶原和纤维蛋白的基因表达，有利于新骨的形成，还能增加骨骼中钙和磷的含量，直接作用于人体骨的形成。

目前国内外还没有文献和专利报道Zn-Ga系合金的合成及性能，也没有相关文献和专利提出将Zn-Ga系合金用作可降解生物医用材料使用。