一種骨釘及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)用器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種骨釘及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物醫(yī)用材料又叫做生物材料，是指對(duì)生物系統(tǒng)的疾病進(jìn)行診斷、治療、外科修復(fù)、理療康復(fù)、替換生物體組織或器官(人工器官)，增進(jìn)或恢復(fù)其功能，而對(duì)人體組織不會(huì)產(chǎn)生不良影響的材料，生物醫(yī)用材料通過(guò)與生物機(jī)體直接結(jié)合和相互作用來(lái)進(jìn)行治療。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與材料學(xué)的發(fā)展，醫(yī)用假肢、人工關(guān)節(jié)、骨板、骨髓釘、心血管支架、牙齒植入物、心臟瓣膜罩、縫合線(xiàn)等用于制造植入人體內(nèi)的醫(yī)療器件、假體或人工器官和輔助治療設(shè)備在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，作為上述部件的材料，在力學(xué)性能，生物相容性和可降解性三方面有較高的要求，既要有類(lèi)似于人骨的力學(xué)性能，又要有良好的生物相容性，并且不產(chǎn)生毒性，并且同時(shí)要兼具良好的加工性以降低成本。目前，廣泛應(yīng)用于骨板、骨釘?shù)纳镝t(yī)用材料主要是鈦及鈦合金、不銹鋼及聚乳酸等。但是，這些材料都存在一定的局限性。鈦及鈦合金、不銹鋼等金屬材料會(huì)發(fā)生應(yīng)力遮擋效應(yīng)，即將金屬材料植入人體后，因其與人骨材料的彈性模量不匹配產(chǎn)生的人骨受力被遮擋效應(yīng)，會(huì)使骨骼強(qiáng)度降低、愈合遲緩。而聚乳酸等高分子材料力學(xué)性能差，很難承受較大的負(fù)重。近年來(lái)，鎂合金作為新一代可降解生物醫(yī)用材料，已成為生物材料研究的前沿課題。與傳統(tǒng)的惰性金屬植入材料(如不銹鋼、鈷鉻合金、鈦合金等)相比，鎂合金可以在患者治療康復(fù)之后完全降解，不需二次手術(shù)取出，減少了患者的痛苦與費(fèi)用。鎂合金具有金屬材料所具備的良好的機(jī)械性能和加工性能，有望成為理想的可降解金屬植入材料。鎂及鎂合金有高的比強(qiáng)度和比剛度，純鎂的比強(qiáng)度為133GPa/(g/cm3)，而超高強(qiáng)度鎂合金的比強(qiáng)度已達(dá)到480GPa/(g/cm3)，比Ti6A14V的比強(qiáng)度(260GPa/(g/cm3))高出近I倍。鎂及鎂合金的楊氏模量約為45GPa，更接近人骨的彈性模量(20GPa)，能有效降低應(yīng)力遮擋效應(yīng)。鎂與鎂合金的密度約為1.7g/cm3，與人骨密度(1.75g/cm3)接近，遠(yuǎn)低于Ti6A14V的密度(4.47g/cm3)，符合理想醫(yī)用材料的要求。然而，鎂合金的六方晶體結(jié)構(gòu)特性使其室溫變形加工能力受到很大限制，因此存在著加工困難，并且具有耐腐蝕性差，目前醫(yī)用鎂合金也具有加工過(guò)程復(fù)雜，性能不穩(wěn)定，成本的缺點(diǎn)，極大限制了鎂合金在醫(yī)用材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種骨釘及制備方法，具有降解速度穩(wěn)定，易加工，抗腐蝕性好，強(qiáng)度、塑性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明完整的技術(shù)方案包括:
[0005]—種骨釘，其特征在于，按重量份計(jì)，其組分包括鎂:100份，碳:0.1份，鋅:1.5份，I丐:2.5份，鈮:0.3份，鉬:3份，鐵:1份，錳:0.6份，鋯:1.5份，招:0.2份，鈦:4份。
[0006]所述骨釘?shù)闹苽浞椒?，其特征在于，包括如下步驟:
[0007](I)配料:針對(duì)所需的成分設(shè)計(jì)，先進(jìn)行配料，配料中純度為99.99%的鎂錠，和純度為99.99 %的其余各組分元素鑄錠/粉或中間合金鑄錠/粉；
[0008](2)合金熔煉:在感應(yīng)熔煉爐坩禍中加入預(yù)熱的鎂錠、鋁錠、鋅錠、錳粉，抽真空到10—3-10—4Pa，吹入氬氣保護(hù)，加載功率使合金熔煉溫度達(dá)到700°C ;待各成分全部熔化后，依次加入鉬、鈮錠、鈣粉、鋯粉、鈦粉，升高溫度至720 0C繼續(xù)熔煉35-45分鐘；降溫至700 °C靜置20-30分鐘，使夾雜物沉降，然后清除表面浮渣，加入鎂-鐵合金，鎂-鍺合金和碳粉，升高溫度至710°C繼續(xù)熔煉10-15分鐘，其間采用超聲振動(dòng)使熔體充分熔融均勻;將溫度澆鑄至石墨模具中，獲得高純凈度的醫(yī)用鎂合金鑄錠；
[0009](3)對(duì)上述醫(yī)用鎂合金鑄錠采用霧化法制成粒度為l-5mm的合金粉，將上述粉加入粘結(jié)劑后再雙行星混煉機(jī)中于150°C混煉50min制成流變性能均勻的喂料，其中粉末裝載量為45-60VOI % ;在注射成形機(jī)上向骨釘?shù)哪＞咧兄苯幼⑸涑尚?，注射溫度?60?170 °C、注射壓力為60?90MPa，得到注射坯體;采用溶劑脫脂和熱脫脂后，在真空氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，真空度為1\10—午&，燒結(jié)溫度為500?1200°(:，保溫時(shí)間為1201^11，即得所述的骨釘坯。
[0010](4)在所述的骨釘坯上采用等離子噴涂或電沉積的方法涂覆上可降解陶瓷涂層，即得所述的骨釘。
[0011]有益效果:本發(fā)明制備的骨釘具備了非常好的硬度和抗拉強(qiáng)度、斷裂延伸率，另外還具有良好的耐腐蝕強(qiáng)度和生物相容性。合金成分科學(xué)，Zr、Ge等元素增加了合金的生物相容性，并且合理的合金成分設(shè)置，使得組分之間形成穩(wěn)定的結(jié)合，該合金材料在人體內(nèi)部環(huán)境中，Cr等金屬離子不會(huì)析出，對(duì)人體無(wú)害，具有非常良好的生物相容性。Mn、Fe、Mo、Nb等元素在合金中以固溶形式存在，起到固溶強(qiáng)化的作用，有利于燒結(jié)或熔煉，Ca，C、Cr、Fe、顯著增加了合金的耐腐蝕性，該材料對(duì)人體內(nèi)部環(huán)境友好，密度低，具有良好的熔煉、燒結(jié)加工性能，耐疲勞、耐腐蝕性能好。
【具體實(shí)施方式】
[0012]—種骨釘，其特征在于，按重量份計(jì)，其組分包括鎂:100份，碳:0.1份，鋅:1.5份，I丐:2.5份，鈮:0.3份，鉬:3份，鐵:1份，錳:0.6份，鋯:1.5份，招:0.2份，鈦:4份。
[0013]所述骨釘?shù)闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟?，包括如下步驟:
[0014](I)配料:針對(duì)所需的成分設(shè)計(jì)，先進(jìn)行配料，配料中純度為99.99%的鎂錠，和純度為99.99 %的其余各組分元素鑄錠/粉或中間合金鑄錠/粉；
[0015](2)合金熔煉:在感應(yīng)熔煉爐坩禍中加入預(yù)熱的鎂錠、鋁錠、鋅錠、錳粉，抽真空到10—3-10—4Pa，吹入氬氣保護(hù)，加載功率使合金熔煉溫度達(dá)到700°C ;待各成分全部熔化后，依次加入鉬、鈮錠、鈣粉、鋯粉、鈦粉，升高溫度至720 0C繼續(xù)熔煉35-45分鐘；降溫至700 °C靜置20-30分鐘，使夾雜物沉降，然后清除表面浮渣，加入鎂-鐵合金，鎂-鍺合金和碳粉，升高溫度至710°C繼續(xù)熔煉10-15分鐘，其間采用超聲振動(dòng)使熔體充分熔融均勻;將溫度澆鑄至石墨模具中，獲得高純凈度的醫(yī)用鎂合金鑄錠；
[0016](3)對(duì)上述醫(yī)用鎂合金鑄錠采用霧化法制成粒度為l-5mm的合金粉，將上述粉加入粘結(jié)劑后再雙行星混煉機(jī)中于150°C混煉50min制成流變性能均勻的喂料，其中粉末裝載量為45-60VOI % ;在注射成形機(jī)上向骨釘?shù)哪＞咧兄苯幼⑸涑尚?，注射溫度?60?170 °C、注射壓力為60?90MPa，得到注射坯體;采用溶劑脫脂和熱脫脂后，在真空氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，真空度為1\10—午&，燒結(jié)溫度為500?1200°(:，保溫時(shí)間為1201^11，即得所述的骨釘坯。
[0017](4)在所述的骨釘坯上采用等離子噴涂或電沉積的方法涂覆上可降解陶瓷涂層，即得所述的骨釘。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種骨釘，其特征在于，按重量份計(jì)，其組分包括鎂:100份，碳:0.1份，鋅:1.5份，鈣:2.5份，鈮:0.3份，鉬:3份，鐵:1份，錳:0.6份，鋯:1.5份，招:0.2份，鈦:4份。2.—種如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述骨釘?shù)闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟?，包括如下步驟: (1)配料:針對(duì)所需的成分設(shè)計(jì)，先進(jìn)行配料，配料中純度為99.99%的鎂錠，和純度為.99.99%的其余各組分元素鑄錠/粉或中間合金鑄錠/粉； (2)合金熔煉:在感應(yīng)熔煉爐坩禍中加入預(yù)熱的鎂錠、鋁錠、鋅錠、錳粉，抽真空到10—3_.10—4Pa，吹入氬氣保護(hù)，加載功率使合金熔煉溫度達(dá)到700°C ;待各成分全部熔化后，依次加入鉬、鈮錠、鈣粉、鋯粉、鈦粉，升高溫度至720 0C繼續(xù)熔煉35-45分鐘；降溫至700 °C靜置.20-30分鐘，使夾雜物沉降，然后清除表面浮渣，加入鎂-鐵合金，鎂-鍺合金和碳粉，升高溫度至.710°C繼續(xù)熔煉10-15分鐘，其間采用超聲振動(dòng)使熔體充分熔融均勻;將溫度澆鑄至石墨模具中，獲得高純凈度的醫(yī)用鎂合金鑄錠； (3)對(duì)上述醫(yī)用鎂合金鑄錠采用霧化法制成粒度為l-5mm的合金粉，將上述粉加入粘結(jié)劑后再雙行星混煉機(jī)中于150°C混煉50min制成流變性能均勻的喂料，其中粉末裝載量為.45-60vol % ;在注射成形機(jī)上向骨釘?shù)哪＞咧兄苯幼⑸涑尚?，注射溫度?60?170°C、注射壓力為60?90MPa，得到注射坯體;采用溶劑脫脂和熱脫脂后，在真空氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，真空度為I X I O—4Pa，燒結(jié)溫度為500?1200 °C，保溫時(shí)間為120min，S卩得所述的骨釘坯。 (4)在所述的骨釘坯上采用等離子噴涂或電沉積的方法涂覆上可降解陶瓷涂層，即得所述的骨釘。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種骨釘及制備方法，按重量份計(jì)，其組分包括鎂：鎂：100份，碳：0.1份，鋅：1.5份，鈣：2.5份，鈮：0.3份，鉬：3份，鐵：1份，錳：0.6份，鋯：1.5份，鋁：0.2份，鈦：4份，采用熔煉、制粉、燒結(jié)，涂層的方法得到，具備了非常好的硬度和抗拉強(qiáng)度、斷裂延伸率，另外還具有良好的耐腐蝕強(qiáng)度和生物相容性。
【IPC分類(lèi)】A61L31/08, A61L31/14, C22C23/00, A61L31/02, C22C1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105624496
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510999531
【發(fā)明人】韓哲
【申請(qǐng)人】青島博泰美聯(lián)化工技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月28日