本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術領域，尤其涉及一種骨缺損修復用的梯度多孔鎂合金材料。

背景技術：

用于人體硬組織修復或替換的外科植入材料，在臨床上有廣泛的應用需求。具有良好生物相容性、可降解體內可吸收的鎂合金是近年來研究的熱點。在生物材料和醫(yī)療器械中，最具有應用前景的是骨、牙和關節(jié)等硬組織的修復和替換材料。主要原因是：鎂具有良好的生物相容性、可完全降解不需二次手術、鎂合金的密度與人骨相差不大，彈性模量與骨接近等優(yōu)點，避免應力遮擋效應。

但是如何制備多孔鎂合金材料是目前多孔金屬材料領域的一個難題。目前常用的多孔金屬材料制備方法主要有粉末冶金(pm)法，纖維冶金法，滲流鑄造法，金屬沉積法，自蔓延高溫合成法等方法。上述常規(guī)方法存在的問題是：(1)由于鎂及鎂合金化學性質較為活潑，容易和其它物質發(fā)生化學反應而變性，并且易腐蝕，在熔煉中容易與空氣中的氧反應而激烈燃燒，導致制備工藝復雜；(2)制備多孔鎂的工藝過程中引入了大量的發(fā)泡劑、造孔劑，因而在多孔鎂及多孔鎂合金材料中易形成氧化物或夾雜物，影響其使用性能。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于修復骨缺損的、梯度多孔鎂合金材料，在體內環(huán)境下降解，其降解產物鎂離子可誘導新骨產生，其降級速度盡可匹配皮質骨和松質骨部位新骨的形成速度。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種梯度多孔鎂合金材料，為用于骨缺損修復的植入材料，所述梯度多孔鎂合金材料由鎂合金粉末和添加劑在梯度壓力下制備預制體，然后采用真空燒結工藝制備制得所述梯度多孔鎂合金材料，所述梯度多孔鎂合金材料的內部和表面都分布有連通的若干孔隙，所述孔隙呈梯度分布且其孔隙率的大小與待修復的骨組織的密度呈反比。

較佳地，所述孔隙率與待修復骨組織的松質骨、皮質骨的密度成反比。

較佳地，所述鎂合金的元素包括有mg、zn和ca，按照質量百分比計算，zn的含量為0<zn≤12％，ca的含量為0<ca≤5％，余量為mg。

較佳地，所述孔隙包括有主孔和微孔，所述主孔的孔徑為150～1000微米，所述微孔的孔徑為10～100微米。

本發(fā)明還提供一種梯度多孔鎂合金材料的制備方法，包括如下步驟：

(a)取鎂合金mg-zn、mg-ca粉末與nahco3混合，得到混合物，其中，按照質量百分比計算，mg-zn粉末的含量為70％～90％，mg-ca粉末的含量為5％～15％，nahco3的含量為5％～15％；

(b)將所述混合物放入球磨機中，通入氬氣保護進行球磨10～12h；

(c)在梯度壓力下將球磨后的所述混合物進行壓實，先以第一壓力壓制孔隙率小的部分，然后再裝料以第二壓力壓制孔隙率較大的部分，最后裝料以第三壓力壓制孔隙率最大的部分，從而制得所述梯度多孔鎂合金材料的預制體；

(d)將所述預制體進行真空燒結，得到所述梯度多孔鎂合金材料，具體地，將所述預制體放置于坩堝內，抽真空后加熱，從而得到所述梯度多孔鎂合金材料。

較佳地，步驟(d)后還包括在堿性環(huán)境溶液中進行浸泡至少10h，然后用純水多次清洗，清洗后保證不殘留na2co3。

較佳地，采用電動冷等靜壓機將所述混合物進行壓實，制備預制體。其中，所述第一壓力、所述第二壓力、所述第三壓力的大小依次遞減。具體地，梯度壓力是由cip-50ma電動冷等靜壓機提供，在壓實混合物過程中，其順序是先大后小，目的是獲得材料內部的空隙呈梯度分布，具體壓力值為5mpa～160mpa。

較佳地，所述步驟(d)為采用真空燒結設備，加熱溫度620℃～700℃，升溫速度≤100℃/h，緩慢的加熱使得nahco3產生的co2和h2o氣體能夠及時地被真空系統(tǒng)抽出，保證梯度多孔鎂合金材料不會產生更多的mgo或mg(oh)2。

本發(fā)明制備的多孔鎂合金，主要是添加小蘇打，室溫下采用梯度壓力分段制備梯度多孔鎂合金材料的預制體，然后真空燒結。并且鎂合金組成元素為體內常量有益元素mg、zn和ca三種。

制備多孔結構的主要機理是：為細胞提供三維生長空間，有利于養(yǎng)料和代謝物的交換運輸，其本身具有生物活性，可誘導細胞分化生長和血管長入。因此，多孔鎂合金滿足作為骨組織工程材料的要求，可用作心血管支架、骨固定材料和多孔骨修復材料，具有良好的研究和應用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的梯度多孔鎂合金材料的結構示意圖。

具體實施方式

為了詳細說明本發(fā)明的技術內容、構造特征，以下結合實施方式并配合附圖作進一步說明。

本發(fā)明旨在提供一種用于修復骨缺損的、其降解速度和力學性能可與植入部位的骨組織相匹配的梯度多孔鎂合金材料1。

如圖1所示，本發(fā)明的梯度多孔鎂合金材料1用于骨缺損修復，梯度多孔鎂合金材料1由兩種鎂合金粉末和nahco3粉末混合后真空燒結制得，包括有一材料本體10以及分布于其內部的、連通的若干孔隙20，呈梯度分布，孔隙包括有主孔和微孔，主孔的孔徑為150～1000微米，微孔的孔徑為10～100微米。。

具體地，兩種鎂合金粉末的元素包括有mg、zn和ca，按照質量百分比計算，zn的含量為0<zn≤12％，ca的含量為0<ca≤5％，余量為mg。

本發(fā)明還提供一種梯度多孔鎂合金材料1的制備方法，包括如下步驟：

(a)分別稱量鎂合金mg-zn合金粉末2.5kg、mg-ca合金粉末0.5kg和nahco3粉末0.3kg，混合均勻，得到三種粉末的混合物；

(b)將混合物放入球磨機中，通入氬氣保護進行球磨，球磨時間10h～12h，使混合物均勻混合；

(c)將球磨后的混合物進行分步驟壓實，制備預制體，具體工藝如下：

①將混合粉末等體積分成5份。

②調整cip-50ma的壓力值為55mpa，將第一份混合粉末裝入擠壓筒內，加壓，保壓時間1h；

③調整cip-50ma的壓力值為45mpa，將第二份混合粉末裝入擠壓筒內，加壓，保壓時間1h；

④調整cip-50ma的壓力值為35mpa，將第三份混合粉末裝入擠壓筒內，加壓，保壓時間1h；

⑤調整cip-50ma的壓力值為20mpa，將第四份混合粉末裝入擠壓筒內，加壓，保壓時間1h；

⑥調整cip-50ma的壓力值為10mpa，將第五份混合粉末裝入擠壓筒內，加壓，保壓時間1h；

(d)將預制體進行真空燒結，得到梯度多孔鎂合金材料1。具體工藝如下：

①將預制體放入燒結爐內，開水循環(huán)，依次打開三級抽真空系統(tǒng)閥門，開始抽真空，當真空度達到～10^-3pa，充高純氬氣，真空度達到10pa時，停止充氣；

②開始設置加熱升溫參數，150℃×0.3h—650℃×5h—650℃；

③在三級真空系統(tǒng)工作的前提下，停止加熱，隨爐冷卻；

④溫度計顯示室溫時，開爐取料。

(e)將取出的梯度多孔鎂合金材料1浸入10％的naoh溶液中10h，然后用純水清洗，晾干。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。