具有增加的降解速率的FE-MN可吸收植入式合金制造技术

本发明专利技术涉及适用于医疗植入物中的可生物降解的合金，其包含至少50重量％的铁、至少25重量％的锰以及至少0.01重量％的硫和/或硒，其中所述生物可降解的合金是非磁性的。本发明专利技术还提供一种生产具有期望降解速率的可生物降解的合金的方法。

Fe-Mn absorbable implanted alloy with increased degradation rate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增加的降解速率的FE-MN可吸收植入式合金相关申请的交叉引用本申请要求2017年10月6日提交的美国临时申请号62/569,228的优先权的权益，该美国临时申请的内容在此通过引用并入。
本专利技术涉及可生物降解的Fe-Mn合金
技术介绍
已针对可吸收的金属植入物的制造评价了具有或不具有其它合金化元素的基于铁、镁或锌的金属。可吸收的金属植入物被设计成由于在一段时间内发生的腐蚀反应而在体内降解。降解产物应被转运和消除而在体内没有局部或全身性积累。植入物降解速率必须与在指定时间范围内实现功能性所需的机械完整性水平相平衡。可吸收的Fe-Mn合金已针对心血管应用被广泛研究多年。Liu和Zheng的研究(ActaBiomaterial,7,1407-1420(2011))调查了接近于纯铁的二元合金FeS的降解速率，表明与Fe-Mn合金相比没有改进。Liu和Zheng研究的FeS二元合金不含Mn。其它研究已确定，需要最少25％的锰添加以提供完全非磁性微观结构(Hermawan,H.,MetallicBiodegradableCoronaryStent:MaterialsDevelopmentinBiodegradableMetalsFromConcepttoApplications，第4章，Springer，43-44(2012))。非磁性植入物微观结构对于允许患者暴露于磁共振成像(MRI)程序是必要的。轻质心血管支架通常由无缝管制成，所述无缝管被机械加工或激光切割以包括复杂的管壁图案。支架的外径通常<2.0mm，并且通常通过导管插入小动脉或大动脉中(Hermawan,H.,BiodegradableMetalsforCardiovascularApplications,inBiodegradableMetalsfromConcepttoApplications，第3章，Springer，23-24(2012))。然而，对于中等大小的金属医疗植入物(诸如板、螺钉、钉、骨锚等)来说，Fe-Mn可吸收合金的降解速率太慢。中等大小的医疗植入物被定义为超过心血管或神经支架质量的植入物。因此，需要具有期望的可降解速率的可生物降解的Fe-Mn合金。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及适用于医疗植入物中的可生物降解的合金，其包含至少50重量％的铁、至少25重量％的锰以及至少0.01重量％的硫和/或硒，其中所述生物可降解的合金是非磁性的。在一些实施方案中，可生物降解的合金基本上不含铬。在一些实施方案中，可生物降解的合金基本上不含镍。在一些实施方案中，硫和锰形成硫化锰次生相。在一些实施方案中，硒和锰形成硒化锰次生相。在一些实施方案中，将硫或硒均匀地分散于可生物降解的合金中。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含至少60重量％的铁。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含至少30重量％的锰。在一些实施方案中，可生物降解的合金是锻制产品、铸造产品或粉末冶金产品的形式。在一些实施方案中，可生物降解的合金在生理条件下具有约0.155至3.1mg/cm2的降解速率。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含0.01重量％至0.35重量％的硫和/或硒。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含0.01重量％至0.20重量％的硫和/或硒。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含0.02重量％至0.10重量％的硫和/或硒。本专利技术的另一方面涉及包括本文所公开的可生物降解的合金的可植入医疗装置。在一些实施方案中，可植入医疗装置选自由以下组成的组：骨螺钉、骨锚、组织钉、颅颌面重建板、外科网、紧固件(例如，外科紧固件)、重建牙科植入物和支架。本专利技术的另一方面涉及生产具有期望的降解速率的可生物降解的合金的方法，该方法包括：(a)将包含硫和/或硒的组合物添加至熔融混合物中以生产可生物降解的合金，其中所述熔融混合物具有至少50重量％的铁和至少25重量％的锰，并且其中所述可生物降解的合金包含至少0.01重量％的硫和/或硒，以及(b)冷却所述可生物降解的合金。在一些实施方案中，可生物降解的合金基本上不含铬。在一些实施方案中，可生物降解的合金基本上不含镍。在一些实施方案中，以百万分之100至3500添加硫和/或硒。在一些实施方案中，包含硫的组合物是硫化铁(II)。在一些实施方案中，包含硒的组合物是硒化铁(II)。在一些实施方案中，将硫或硒均匀地分散于可生物降解的合金中。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含至少60重量％的铁。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含至少30重量％的锰。在一些实施方案中，熔融混合物基本上不含硅。在一些实施方案中，熔融混合物基本上不含铝。在一些实施方案中，熔融混合物基本上不含氧。在一些实施方案中，所述方法进一步包括将碱性熔渣添加至熔融混合物中，由此将氧从熔融混合物中去除至碱性熔渣中。在一些实施方案中，碱性熔渣包含至少为2的氧化钙与二氧化硅的比率。在一些实施方案中，将可生物降解的合金以30℃/分钟至60℃/分钟的速率冷却。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含0.01重量％至0.35重量％的硫和/或硒。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含0.01重量％至0.20重量％的硫和/或硒。在一些实施方案中，可生物降解的合金包含0.02重量％至0.10重量％的硫和/或硒。本专利技术的再一方面涉及生产具有期望的降解速率的可生物降解的合金的方法，该方法包括将百万分之100至3500的硫添加至具有至少50重量％的铁和至少25重量％的锰的熔融混合物中，由此生产具有至少0.01重量％的硫的可生物降解的合金。附图说明图1是描绘锻制产品形式的伸长MnS次生相的示意图。图2是描绘铸造或粉末产品形式的球状MnS次生相的示意图。具体实施方式本专利技术尤其基于已证明在钢中形成硫化锰沉淀物会增加腐蚀速率的发现。还显示硫化锰(II)(MnS)沉淀物比周围的钢合金更具化学活性。在一些实施方案中，当通过拉延成伸长形式(诸如棒、管或线)来冷加工Fe-Mn钢时，MnS沉淀物破裂并在所述形式内留下空隙，由此产生另外的腐蚀表面。腐蚀是可生物降解植入物的主要降解机理，并且增加的腐蚀速率等同于可生物降解植入物的较快降解特征。本专利技术的目的是通过向合金中添加硫(S)或硒(Se)来增加可吸收的Fe-Mn合金的降解速率。在一些实施方案中，在Fe-Mn合金中有意添加的硫或硒的量可类似于添加至易切削不锈钢的硫或硒的量。例如，如本文所公开的易切削的非可植入型303不锈钢、非可吸收植入物质量型316L和Fe-Mn可吸收植入物合金中的硫或硒的相对量示于表1中。表1.合金中的硫和硒含量在一个方面，本公开提供了适用于医疗植入物中的可生物降解的合金，其包含至少50重量％的铁、至少25重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于医疗植入物中的可生物降解的合金，其包含至少50重量％的铁、至少25重量％的锰以及至少0.01重量％的硫和/或硒，其中所述生物可降解的合金是非磁性的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171006 US 62/569,2281.一种适用于医疗植入物中的可生物降解的合金，其包含至少50重量％的铁、至少25重量％的锰以及至少0.01重量％的硫和/或硒，其中所述生物可降解的合金是非磁性的。


2.根据权利要求1所述的可生物降解的合金，其基本上不含铬。


3.根据权利要求1或2所述的可生物降解的合金，其基本上不含镍。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的生物可降解的合金，其中硫和锰形成硫化锰次生相。


5.根据权利要求1-3中任一项所述的生物可降解的合金，其中硒和锰形成硒化锰次生相。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的可生物降解的合金，其中将所述硫或硒均匀地分散于所述可生物降解的合金中。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的可生物降解的合金，其包含至少60重量％的铁。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的可生物降解的合金，其包含至少30重量％的锰。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的可生物降解的合金，其为锻制产品、铸造产品或粉末冶金产品的形式。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的生物可降解的合金，其在生理条件下具有约0.155至3.1mg/cm2的降解速率。


11.根据权利要求1-10中任一项所述的可生物降解的合金，其包含0.01重量％至0.35重量％的硫和/或硒。


12.根据权利要求11所述的可生物降解的合金，其包含0.01重量％至0.20重量％的硫和/或硒。


13.根据权利要求11所述的可生物降解的合金，其包含0.02重量％至0.10重量％的硫和/或硒。


14.一种生产具有期望降解速率的可生物降解的合金的方法，所述方法包括：
(a)将包含硫和/或硒的组合物添加至熔融混合物中以生产所述可生物降解的合金，其中所述熔融混合物具有至少50重量％的铁和至少25重量％的锰，并且其中所述可生物降解的合金包含至少0.01重量％的硫和/或硒，以及
(b)冷却所述可生物降解的合金。


15.根据权利要求14所述的方法，其中所述可生物降解的合金基本上不含铬。


16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述可生物降解的合金基本上不...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·迪斯吉，
申请(专利权)人：生物DG有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US