生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料及制备方法和应用
[0066]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Sr2.0%, 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。
[0067]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0.8_/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为180MPa，抗压强度为240MPa，对大肠杆菌杀灭率为100%，对金黄色葡萄球菌杀灭率为100%，对成骨细胞增殖有明显促进作用，可促进血管内皮细胞增殖和迀移，离体血管环周围的新生血管数明显增多。
[0068]实施例8
[0069]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Sr2.0%, 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。
[0070]合金中晶界处有Mg2Sr相和Mg2Cu相析出，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1.2_/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为170MPa，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%，对成骨细胞增殖有明显促进作用，可促进血管内皮细胞增殖和迀移。
[0071]实施例9
[0072]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Sr4.0%, 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。
[0073]合金中形成网状的Mg2Sr相和细胞弥散的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1.5mm/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为130MPa，抗压强度为190MPa，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，可促进血管内皮细胞增殖和迀移。
[0074]实施例10
[0075]本实施例中，三元Mg-Sr-Cu合金材料的组分及重量百分比为:Sr4.0%, Cu2.0%,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。
[0076]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1.8_/年，可在生物体液或血液环境中降解吸收，其抗拉强度为90MPa，抗压强度为160MPa，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，可促进血管内皮细胞增殖和迀移。
[0077]实施例结果表明，本发明是由对人体生理活动发挥生物功能的有益元素Sr和Cu组成的三元镁合金体系，通过调整镁合金中Sr、Cu的含量，控制镁合金中Mg2Sr、Mg2Cu、CuSr等第二相的形态、数量和分布及Mg、Sr、Cu离子在体液中的释放量，从而获得具有良好力学性能、匹配降解性能及多种生物医学功能的三元镁合金。该合金材料具有良好的生物相容性、力学性能基础和腐蚀降解匹配的优异性能，结合长效抗菌、促进新生骨形成和促进血管化等三重生物医学功能，是一种具有优异综合性能的多功能医用可降解镁合金材料，有效降低植入部位的感染发生概率，并能调控成骨细胞及内皮细胞的生物学功能，提高骨整合能力，在骨科用内植入等医疗领域具有重要的应用价值。
【主权项】
1.一种生物医用可降解吸收Mg-Sr-CU合金材料，其特征在于，各组分及重量百分比为:SrO?10.0%，但不包括O ;CuO?8.0%，但不包括O ;其余为Mg。
2.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于:按重量百分比计，锶含量范围为:0.1?8.0%。
3.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于:按重量百分比计，锶含量范围为:0.5?5.0%。
4.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于:按重量百分比计，铜含量范围为:0.01?5.0%。
5.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于:按重量百分比计，铜含量范围为:0.05?2.0%。
6.根据权利要求1所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料，其特征在于:含有少量的杂质元素铁、镍、铝、锰和稀土元素中的一种或两种以上，按重量百分比计，每种含量不超过0.1 %，总量不超过0.5%。
7.一种权利要求1?6之一所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的制备方法，其特征在于: (1)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% ； (2)将上述原材料在90?110°C烘箱中烘干0.5?2小时； (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； (4)将电阻炉升温至730?750°C，将烘干的纯锶加入到纯镁熔体中，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 ； (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 ； (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； 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CO 2和 0.5 ?1.0% SF6O
8.一种权利要求1?6之一所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的应用，其特征在于:该合金材料由人体必需微量元素Mg、Sr、Cu组成三元镁合金体系，在Mg、Sr、Cu的协同作用下，镁合金中形成第二相:Mg2Sr、Mg2Cu、CuSr之一种或两种及以上，形成具有良好力学性能和耐腐蚀性能的多元镁合金；通过控制Mg2Sr、Mg2Cu、CuSr之一种或两种及以上第二相的含量，调节Mg、Sr、Cu离子的溶出量，使该材料发挥多种生物医学功能。
9.按照权利要求8所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的应用，其特征在于: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0.05?5mm/年，合金的抗拉强度为80?200MPa，抗压强度为150?250MPa，在生物体液或血液环境中腐蚀降解，对骨科常见菌:大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有强烈的长效杀灭作用，能够促进成骨细胞增殖和分化，对血管内皮细胞的增殖、迀移、成血管环有明显促进作用。
10.按照权利要求8所述的生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料的应用，其特征在于:该新材料特别适合应用于骨内植入治疗领域，作为在人体环境下使用的植入材料。
【专利摘要】本发明涉及骨科内植入医疗领域，具体为一种生物医用可降解吸收Mg-Sr-Cu合金材料及制备方法和应用。按重量百分比计，该材料包括：Sr 0～10.0％，但不包括0，Cu 0～5.0％，但不包括0，其余为Mg，通过调整镁合金中Sr、Cu的含量，控制镁合金中Mg2Sr、Mg2Cu、CuSr等第二相的形态、数量和分布及Mg、Sr、Cu离子在体液中的释放量，从而获得具有良好力学性能、匹配降解性能及多种生物医学功能的三元镁合金。本发明不仅具有良好的生物相容性及力学和腐蚀降解匹配的优异性能，还兼具长效抗菌，促成骨和促进血管化等多种生物医学功能，有效降低植入部位的感染发生概率，并能调控成骨细胞及内皮细胞的生物学功能，提高骨整合能力，在骨科用内植入等医疗领域具有广阔的应用前景。
【IPC分类】A61L27-54, A61L27-58, A61L27-04, A61L31-14, A61L31-16, C22C23-00, C22C1-02, A61L31-02
【公开号】CN104762542
【申请号】CN201510134073
【发明人】刘辰, 杨柯, 谭丽丽, 万鹏
【申请人】中国科学院金属研究所
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月26日
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
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