一種人體可吸收的耐蝕高強韌鋅合金植入材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種人體可吸收的耐蝕高強韌鋅合金植入材料，其元素組分及質量百分比為：Ce0.001％～2％，Mg0.001％～2％，Ca0.001％～2％，Cu0.01％～3％，其余為Zn。所述的鋅合金材料，使用本領域常規(guī)的方法制備成可吸收性醫(yī)療植入體，特別是血管支架、骨科植入體(骨釘或骨板等)。本發(fā)明所創(chuàng)造的鋅合金材料具有高耐蝕性和高強韌性，其制備成的醫(yī)療植入體可被人體吸收、無副作用。
【專利說明】一種人體可吸收的耐蝕高強韌鋅合金植入材料
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人體可吸收的耐蝕高強韌鋅合金植入材料，屬于醫(yī)用材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]血管支架是用于治療冠心病等血管性疾病的植入式絲網狀器械，長度約為8~23毫米，直徑約為2.5~5毫米。目前主流的藥物洗脫支架(Drug Eluting Stent, DES)由可擴張的鈷鉻合金絲網為狹窄病灶血管提供機械支撐，支架表面的藥物涂層可在約一個月內持續(xù)釋放藥物，抑制平滑肌和淋巴細胞生長，降低炎癥反應和免疫反應。長期以來，我國病人一直不了解支架這一產品，因為過去我國的冠心病發(fā)病率極低。隨著國民收入的逐年上升和人民生活水平的改善及飲食結構的變化，近年冠心病在我國上升勢頭較快，男性增加了 42.2%，女性增加了 12.5%，而且趨于年輕化。據國外醫(yī)學界報道，冠心病發(fā)展到一定程度就必須安裝血管支架，以此預防發(fā)生心肌梗死。進入21世紀后，隨著國產支架的問世，國內做血管支架植入手術的病人數量劇增，極個別癥狀嚴重的冠心病人，其血管中竟先后植入7~8個支架。據來自北京阜外醫(yī)院的一位心血管病專家說，過去幾年來，我國每年死于冠心病急性發(fā)作的病人總數超過100萬人，這些人如若及早安裝血管支架，至少可降低50%的死亡率，由此可見，全面推廣應用血管支架迫在眉睫。
[0003]傳統的血管支架一般采用不可吸收的金屬制成，支架的制備技術分為兩步，首先是通過擠出成型將金屬鑄塊制備成管材，然后利用激光切割技術將管材精確加工成網狀支架。其缺點是金屬不可降解 、無法取出，滯留在血管內容易引發(fā)晚期血栓，另外激光切割技術效率較低，成本較高。大量的臨床病例證實傳統支架在降低狹窄重建率方面十分有效，但病人植入這類支架I~5年后血栓形成率高達3 %~9 %，血栓形成后死亡率高達30 %。臨床頻繁出現的晚期血栓問題正是傳統支架難以突破的技術瓶頸，其根本原因在于DES支架使用的材料不能被人體降解吸收，只能永久性留在病灶血管。而病灶血管僅需要I~3個月的機械支撐來重建血管機能，3個月后血管已基本恢復其機能，滯留在血管內的支架反而可能會給病人帶來眾多副作用。
[0004]同時，骨釘和骨板是常用的固定骨折和韌帶損傷的醫(yī)療植入體，靠近關節(jié)和延伸至關節(jié)內的骨折尤其常用骨釘和骨板進行固定。當代社會老齡化嚴重，骨質疏松患者逐年增加，車
[0005]禍或跌倒等意外經常會造成粉碎性骨折。運動員在激烈的對抗性活動中，也有可能發(fā)生骨折或者韌帶撕裂的狀況。
[0006]類似血管支架的問題同樣出現在傳統骨釘和骨板行業(yè)，不可降解的金屬無法取出，必須進行二次手術，對患者帶來極大的創(chuàng)傷。同時，傳統金屬骨釘和骨板強度過高，容易帶來應力屏蔽，導致受傷的骨組織難以再生和愈合。傳統多聚物可吸收骨釘和骨板則強度過低，在臨床使用過程中經常會發(fā)生斷裂事故。
[0007]正是因為傳統醫(yī)用植入材料的各種問題，人體內可吸收醫(yī)用材料，特別對于血管內支架、骨科植入物，更是上述領域研究和開發(fā)的重點。其中，鎂合金是近年研究最為深入的材料，該材料可被生物體安全吸收，強度和韌性遠高于多聚物，且彈性模量更接近人骨。但是，鎂合金耐蝕性非常差，在人體內很快就會被降解、吸收，無法提供足夠的力學支撐時間。

【發(fā)明內容】
[0008]本發(fā)明的目的在于:發(fā)明一種可被人體可吸收降解的鋅合金植入材料，并且利用該材料制成可吸收性的醫(yī)療植入體，特別是血管支架、骨釘或骨板。本發(fā)明創(chuàng)造的耐蝕高強韌鋅合金植入材料可以實現三個技術指標分別是:人體可安全吸收、適當的機械強度和足夠的力學支撐時間。其中可吸收支架，在有效治療冠心病的同時，讓血管恢復正常功能的可能，這是傳統金屬支架不可能做得到的。由于沒有永久金屬植入物留在體內，經可吸收支架治療的患者的血管可能最終有能力運動，伸縮和搏動，如同未進行過治療的血管一樣。而制備的可吸收骨釘和骨板能夠匹配骨組織的再生愈合，其力學強度與人體骨組織匹配，不會產生應力屏蔽，也不會發(fā)生斷裂事故。
[0009]本發(fā)明技術方案所述的人體可吸收的耐蝕高強韌鋅合金植入材料，其元素組分及質量百分比為:Ce0.001%~2%，Mg0.001%~2%，Ca0.001%~2%，Cu0.01%~3%，其余為Zn。
[0010]基于以上合金材料的組成，為了優(yōu)化力學性能和生物腐蝕性能，我們對鋅合金植入材料進一步優(yōu)化的質量配比組成是:Ce0.001%~1.5%，Mg0.002 %~1.5%，Ca0.001%~1.5%, Cu0.05%~2%，其余為Zn。其中，Ce，Mg，Ca，Cu元素的一種較優(yōu)選的質量百分比分別是:0.1%，0.5%，0.1%，1.5%。
[0011]為獲得最佳的力學性能和生物腐蝕性能，本發(fā)明嚴格控制Al、Mn等雜質的含量:Zn的純凈度大于等于99.999% ;Ce的純凈度大于等于99.99% ;Mg的純凈度大于等于99.99%:Ca的純凈度大于等于99.99% ;Cu的純凈度大于等于99.99% ;除Zn、Ce、Mg、Ca、Cu以外的夾雜元素總量小于0.1 %。
[0012]上述本發(fā)明所制備的合金材料，使用本領域常規(guī)的方法制備成可吸收性醫(yī)療植入體，其
[0013]中，可吸收性醫(yī)療植入體優(yōu)選為血管支架或骨科植入體。其中，骨科植入體可以是骨釘或骨板。
[0014]對于下述實施例1-3中所制成的鋅合金植入材料，我們進行了以下的大量的實驗研究，其主要的結果如下:
[0015]模擬人體體液浸泡試驗證明，鋅合金表面形成低溶保護層，因此降解速度遠低于鎂合金，僅為0.15毫米/每年，可以保證血管支架為病灶血管提供6個月以上的徑向支撐，固定和骨板的力學支撐時間達到至少半年。緩慢、均勻的降解過程允許血管逐步再生，最終恢復運動,伸縮和搏動,如同健康的血管一樣。
[0016]拉伸試驗結果表明鋅合金彈性模量約為80GPa，屈服強度可達230MPa，力學性能優(yōu)異。研究發(fā)現人體皮質骨的彈性模量為3~20GPa，屈服強度為35~280MPa，本發(fā)明制備的合金與人體皮質骨的力學性能匹配非常好。
[0017]因此，本發(fā)明所創(chuàng)造的可吸收鋅合金材料具有的有益效果可以概括為:[0018](I)可在人體環(huán)境下吸收，避免二次手術給患者帶來的痛苦；
[0019](2)耐蝕性遠高于鎂合金，降解速度大幅度降低，可提供更長時間的力學支撐，避免血管
[0020]支架、骨釘等植入體提前失效；
[0021](3)機械強度遠高于多聚物，韌性高、易于制造，彈性模量與人體匹配好；
[0022](4)同時實現高耐蝕性和高強韌性。
具體實施例
[0023]以下是本
【發(fā)明內容】
的具體實施例，用于闡述本申請文件中所要解決技術問題的技術方案，有助于本領域技術人員理解本
【發(fā)明內容】
，但本發(fā)明技術方案的實現并不限于這些實施例。
[0024]實施例1
[0025]本發(fā)明的一種人體可吸收的鋅合金植入材料，其元素組成及質量百分比為:Ce0.1 %, Mg0.5%, Ca0.1%, Cul.5%，其余為 Zn。
[0026]對于上述組成元素，按照本領域常用的冶煉與加工工藝，最終制成鋅合金材料。
[0027]實施例2
[0028]本發(fā)明的一種人體可吸收的鋅合金植入材料，其元素組成及質量百分比為:Ce0.001%, Mgl.5%, Ca0.001%, Cu0.01%，其余為 Zn。
[0029]實施例3
[0030]本發(fā)明的一種人體可吸收的鋅合金植入材料，其元素組成及質量百分比為:Cel.5%, Mg0.001%, Cal.5%，Cu2%，其余為 Zn。
[0031]對于上述實施例1-3所述的鋅合金材料的組成元素，按照本領域常用的冶煉與加工工藝，最終制成鋅合金材料；然后運用這些材料，采用常規(guī)的方法可制備成可吸收性醫(yī)療植入體。
【權利要求】
1.一種人體可吸收的耐蝕高強韌鋅合金植入材料，其特征在于，該材料的元素組成及質量百分比為:Ce0.001%~2%，Mg0.001%~2%，Ca0.001%~2%，Cu0.01%~3%，其余為Zn。
2.如權利要求1所述的鋅合金植入材料，其特征在于:Ce0.001 %~1.5 %，Mg0.002%~1.5%, Ca0.001%~1.5%, Cu0.05%~2%，其余為 Zn。
3.如權利要求2所述的鋅合金植入材料，其特征在于:Ce0.1%, Mg0.5%, Ca0.1%,Cul.5%。
4.如權利要求1-3任一所述的鋅合金植入材料，其特征在于:Zn的純度大于等于99.999%, Ce的純度大于等于99.99%，Mg的純度大于等于99.99%, Ca的純度大于等于99.99%, Cu的純度大于等于99.99%。
5.如權利要求1-3任一所述的鋅合金植入材料，其特征在于:植入材料中除Zn、Ce、Mg、Ca、Cu之外的夾雜元素總量小于0.1%。
6.如權利要求1-3任一所述的鋅合金植入材料，其特征在于:使用本領域常規(guī)的方法制備成可吸收性醫(yī)療植入體。
7.如權利要求5所述的鋅合金植入材料，其特征在于:所述的吸收性醫(yī)療植入體為血管內支架或骨科植入體。
8.如權利要求6所述的鋅合金植入材料，其特征在于:所述的骨科植入體是骨釘或骨板。
【文檔編號】A61L31/14GK103736152SQ201310756776
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權日:2013年12月26日
【發(fā)明者】屈功奇 申請人:西安愛德萬思醫(yī)療科技有限公司