生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料及制备方法和应用
[0029]铜(Cu)是构成人体的重要生命元素，在生物系统中起着独特的催化作用。铜能够促进造血机能，参与铁的代谢及血红蛋白的合成，维护毛发正常结构及神经系统的结构和功能，维护心血管与骨骼的健康，促进生长发育，保证内分泌功能的正常，帮助合成胶原蛋白，抵御炎症，清除人体内有毒的自由基，防止人体产生肿瘤及引发动脉硬化等疾病，还可提高人体免疫力和抗癌能力，对维持血管和骨骼的健康有重要作用。
[0030]( 二)对镁合金耐腐蚀性能和力学性能方面的影响
[0031]锶加入到镁合金中能够抑制晶界上的块状、条状组织析出，促进晶粒内细小针状、颗粒状组织的形成，起到细化合金的显微组织和晶粒的作用，同时也可以使粗大的汉字状Mg2Si颗粒有所细化且分布均匀，使得合金的抗拉强度和延伸率均有所提高。此外，锶加入后在晶界上形成的Mg2Sr、]%1731*2等组织可以改善合金的耐腐蚀性能。
[0032]铜加入到镁合金中可在晶界及晶内析出部分Mg2Cu第二相，提高镁合金的强度。此夕卜，铜的加入还可改变Mg-Sr合金中Mg2Sr相的形貌，使初生粗大的树枝晶状Mg2Sr变成离散颗粒状，使长而细的针状共晶变短，从而改善镁合金的力学性能并调节合金在体液中的耐腐蚀性能。
[0033]本发明的优点及有益效果是:
[0034]1、在现有镁合金中，大多数都含有一定的铝元素或稀土元素，但铝元素和稀土元素会对人体健康产生一定危害。因此，含有铝或稀土的镁合金对于人体而言是不安全的。本发明的镁合金中选择了两种人体必需元素作为合金化元素，不含有害或潜在有害元素，作为人体植入材料，生物安全性更高。
[0035]2、本发明新材料通过调整镁合金中Sr和Cu的加入量，控制镁合金中Mg2Sr、Mg17Sr2, Mg2Cu等多种第二相的形态、数量和分布及合金元素的离子溶出量，从而获得具有最佳综合性能的多元镁合金。
[0036]3、本发明新材料通过添加对人体生理活动发挥生物功能的Sr和Cu两种有益元素，赋予材料本身长效抗菌、促进成骨细胞生成和促进血管内皮细胞再生等多种功能，从而得到一种生物用新型多功能镁合金。
【具体实施方式】
[0037]以下实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
[0038]实施例1?10中，镁合金的制备方法如下:
[0039](I)按所述比例称取原材料纯镁、纯锶和纯铜，其中Mg的纯净度大于等于99.99wt%，锁的纯净度大于等于99.999wt%，铜的纯净度大于等于99.9wt% ；
[0040](2)将上述材料在90?110°C烘箱中烘干0.5?2小时；
[0041](3)将纯镁置于低碳钢坩祸中，在710?730°C的电阻炉中加热保持30?40分钟，
直至纯镁完全熔化；
[0042](4)将电阻炉升温至730?750°C，将烘干的纯锶快速加入到纯镁熔体中，每隔10分钟搅拌I次，共搅拌3?5次，熔炼共计40?60分钟，得到溶液A ；
[0043](5)将电阻炉升温至750?780°C，向溶液A中加入烘干的纯铜铜粉，每隔10分钟搅拌I次，共搅拌2?4次，熔炼共计30?50分钟，得到溶液B ；
[0044](6)熔炼结束，将溶液B倒入预先烘干的石墨模具中，即得到Mg-Sr-Cu多元镁合金材料；
[0045]整个熔炼过程在0)2和SF 6混合气氛中进行保护，按体积百分比计，99?99.5 %的(:02和 0.5 ?1.0% SF 6。
[0046]下面通过实施例对本发明进一步详细阐述。
[0047]实施例1
[0048]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Sr0.5 %，Cu0.05%，其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1%，总量不超过0.4%。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt%，锶的纯净度大于等于99.999wt%，铜的纯净度大于等于99.9wt%。经过在体积百分比99?99.5%的CO2和0.5?1.0% SF6 (六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。
[0049]该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为O级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.1mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为lOOMPa，抗压强度为200MPa，对大肠杆菌杀灭率为80 %，对金黄色葡萄球菌杀灭率为85 %。
[0050]实施例2
[0051]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Sr0.5%, Cu0.1%,其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1%,总量不超过0.4 %。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt %，锶的纯净度大于等于99.999wt%，铜的纯净度大于等于99.9wt %。经过在体积百分比99?99.5 %的0)2和0.5?1.0% SF6(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。
[0052]该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为O级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.2mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为140MPa，抗压强度为210MPa，对大肠杆菌杀灭率为85 %，对金黄色葡萄球菌杀灭率为90 %，对成骨细胞增殖有一定促进作用。
[0053]实施例3
[0054]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Sr0.5%, Cu0.2%,其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1%,总量不超过0.4 %。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt %，锶的纯净度大于等于99.999wt%，铜的纯净度大于等于99.9wt %。经过在体积百分比99?99.5 %的0)2和0.5?1.0% SF6(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。
[0055]该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为O级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.5mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为120MPa，抗压强度为190MPa，对大肠杆菌杀灭率为90 %，对金黄色葡萄球菌杀灭率为90 %，对成骨细胞增殖有一定促进作用。
[0056]实施例4
[0057]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Srl.0%, Cu0.2%,其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1%,总量不超过0.4 %。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt %，锶的纯净度大于等于99.999wt%，铜的纯净度大于等于99.9wt %。经过在体积百分比99?99.5 %的0)2和0.5?1.0% SF6(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。
[0058]该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为O级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.2mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为150MPa，抗压强度为220MPa，对大肠杆菌杀灭率为90 %，对金黄色葡萄球菌杀灭率为95 %，对成骨细胞增殖有一定促进作用，对血管内皮细胞增殖有促进作用。
[0059]实施例5
[0060]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Srl.0%, Cu0.5%,其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1%,总量不超过0.4 %。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt %，锶的纯净度大于等于99.999wt%，铜的纯净度大于等于99.9wt %。经过在体积百分比99?99.5 %的0)2和0.5?1.0% SF6(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。
[0061]该材料具有良好的生物相容性，细胞毒性评级为O级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.4mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为160MPa，抗压强度为230MPa，对大肠杆菌杀灭率为100%，对金黄色葡萄球菌杀灭率为100%，对成骨细胞增殖有促进作用，在成骨细胞分化期可增加骨胶原蛋白和钙结节的产生量，对血管内皮细胞增殖和迀移有促进作用。
[0062]实施例6
[0063]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Srl.0%, Cul.0%,其余为镁。合金中含有少量铁、镍、铝和铜杂质元素，按重量百分比计，每种含量不超过0.1%,总量不超过0.4 %。原材Mg的纯净度大于等于99.99wt %，锶的纯净度大于等于99.999wt%，铜的纯净度大于等于99.9wt %。经过在体积百分比99?99.5 %的0)2和0.5?1.0% SF6(六氟化硫)保护气氛的高洁净度熔炼和浇铸。
[0064]合金中形成细小弥散的Mg2Sr相和Mg2Cu相，该材料具有良好的生物相容性和力学性能，细胞毒性评级为O级，采用失重实验测得该系合金的降解速率为0.5_/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为150MPa，抗压强度为200MPa，对大肠杆菌杀灭率为95 %，对金黄色葡萄球菌杀灭率为100 %，可明显促进成骨细胞增殖及细胞外基质矿化的产生，对血管内皮细胞增殖和迀移有促进作用。
文档序号 :
【 8442484 】
技术研发人员：刘辰,杨柯,谭丽丽,万鹏
技术所有人：中国科学院金属研究所
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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