[发明专利]一种Mg-Nd-Zr-Sr-Sc-Sm生物可降解镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Mg‑Nd‑Zr‑Sr‑Sc‑Sm生物可降解镁合金及其制备方法，一种Mg‑Nd‑Zr‑Sr‑Sc‑Sm生物可降解镁合金，其特征在于，按照重量百分比计，由以下组分组成：Nd：4～5％，Zr：1～1.5％，Sr：2～2.5％，Sc：1.2～2％，Sm：0.8～2.8％，其他不可避免的杂质含量≤0.1％，其余为Mg。提高镁合金的力学性能和耐腐蚀性，实现治疗效果后，可在人体内自然降解并排出体外，避免了对人体的再次伤害。

技术领域

本发明属于生物医用金属材料制备技术领域，具体涉及一种Mg-Nd-Zr-Sr-Sc-Sm生物可降解镁合金及其制备方法。

背景技术

生物医用材料是用来对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能，同时对人体无不良影响的一类材料。目前，生物医用有机、无机材料、生物医用复合材料与生物医用金属材料等作为生物医用材料被广泛用于临床医疗中。其中，生物医用金属材料相较于其他医用材料，具有优良的力学性能——较高的强度、良好的韧性、较高的抗弯曲疲劳强度，优异的加工性能，良好的生物相容性和耐腐蚀性能等优良性能，在医学应用中主要作为承力材料使用，如：骨科内植物、心血管支架等。

镁合金具有较低的密度1.74g/cm³，与人体骨密度(1.78～2.1g/cm³)相当。且镁是目前所有金属材料中，生物力学性能(41～45GPa)最接近人体正常骨组织的，可有效缓解应力遮挡。同时，镁是人体内第二重要的阳离子，可参与蛋白质的合成，激活体内多种酶，调节神经肌肉和中枢神经系统的活动。镁在体内可降解为可溶的无毒氧化物通过循环排出体外。镁合金因其优异的力学性能、可降解性、生物相容性，成为一种应用前景广泛的生物医用金属材料。

又如中国发明专利申请《一种植入心脏的医用可降解耐腐蚀镁合金支架及其制备方法》，其专利申请号为CN201810408301.6(申请公布号为CN108677074A)公开了一种植入心脏的医用可降解耐腐蚀镁合金支架由以下质量百分比的元素组成：Zn 12.5-13、Nd 3.6-3.8、Ca 3.2-3.8、Mn 1.1-1.3、Y 0.5-0.8、Zr 0.2-0.4、Sn 0.5-0.7、Gd 0.4-0.5、Sr 0.2-0.3，Nd/Y 4.55-7，Gd/Zr 1.1-2.4，其余为Mg和不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素的组分及各组分重量百分比为：Fe 0.002-0.005％，Ni 0.005-0.008％，Si 0.015-0.05％，金相组织中Mg₃Nd析出物粒径为0.10-0.15μm，Mg₃Y₂Zn₃析出物粒径为0.15-0.20μm，金相组织中Ca₂Mg₆Zn₃析出物粒径为0.3-0.5μm，该专利中镁合金晶粒为50-60μm，抗拉强度300-380MPa，屈服强度180-250MPa，伸长率20-35％。上述专利中的合金含量高，从经济性上来说并不划算；同时，部分元素的添加作用重复，如Zn作为弱晶粒细化剂，有形成显微缩松的倾向，添加量高达12.5～13％，而Zr作为最有效的晶粒细化剂其对组织晶粒的细化作用强于Zn。重稀土元素Y容易在脑中富集，作为医用植入体添加重稀土元素对健康有害。

又如本申请人在先申请中国发明专利《一种Mg-Y-Nd-(La+Ce)-Zr生物可降解镁合金》，其专利号为ZL201910743108.2(授权公告号为CN110468319B)公开了一种Mg-Y-Nd-(La+Ce)-Zr生物可降解镁合金由以下质量百分比的组分组成：Y：3.0～4.5％、Nd：2.0～3.5％、Zr：0.3～1.0％、镧铈复合稀土：0.05～0.5％，其余为镁和不可避免的杂质，杂质含量≤0.1％，其中镧铈复合稀土中的镧铈含量各占50％。虽然获得了较好的耐腐蚀性，但是抗拉强度较低，均低于225MPa，无法满足需求。Ce有细胞毒性，对健康有害。另外，有文献研究表明重稀土元素容易在脑中富集。考虑到医用植入体应对人体无害，应尽量避免添加重稀土元素Y或极少量添加。