【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物可降解医用铁基骨植入物，属于可溶解骨科植入物制造领域。
技术介绍
1、随着交通，老龄化等一些损坏人骨的案例的频发。因此，为了修复破损骨组织，故需要合适骨植入材料帮助骨完成修复。虽然，传统的金属骨植入物(钛，不锈钢等)具有良好的植入性能，在植入人体骨组织期间，其不会对骨组织产生影响，并且能为骨组织提供足够的支撑而不发生破坏。但传统金属骨植入物不能自行降解，需要在骨完全愈合二次手术取出，增加了病人的痛苦和费用压力。针对传统骨植入金属的弊病，开发一种具备良好的植入性能，并且无需二次手术取出的可降解金属是一种理想的解决方案。
2、镁基，锌基和铁基金属材料被认为是很有价值的三种可生物降解的植入材料。其中镁基材料的降解速率过快。在服役过程中，骨组织还未愈合，镁基植入物由于降解过快而失去了支撑性能，并且降解会过度析出氢气。锌基材料则是机械性能不足。与镁基、锌基材料相比，铁基材料具有良好的机械性能，并且服役过程中不会出现失效、析氢等问题。除此之外，铁是人体微量元素之一，参与氧的运输、新陈代谢等生理活动，不会引起人体严重的局部或者全身的毒性。体内和体外生物实验也证实了这一结论。然而，铁的降解速率慢，故开发一种加快铁降解率的方法能提高铁基骨植入物的竞争力。
技术实现思路
1、基于生物医用铁降解速率慢的问题，本专利技术提出一种固溶异质结构加快降解的方法。在生物医用铁中引入一种固溶异质结构；镁原子首先固溶到铁晶格中，使得铁基体的腐蚀电位会发生负移，整体腐蚀驱动力会提高。随后，
2、本专利技术所述一种骨科铁镁植入物及其制备方法是通过以下技术步骤制备的：
3、步骤一机械混合；
4、将铁粉恒温干燥后，分4-8次等量加入镁粉末中搅拌60-70分钟，搅拌过程中上下翻转，均匀分散镁粉末，形成铁镁微米粉；
5、步骤二镁固溶；
6、将所述铁镁微米粉放入球磨罐中进行固溶，球磨过程中使用惰性气体提供保护氛围。铁镁微米粉与磨球的质量比为1：20，球磨转速为250-350/分，球磨时间为18-38小时,每球磨1小时进行冷却15分钟，形成铁镁纳米粉；
7、步骤三形成异质结构；
8、对固溶镁后的纳米粉末进行筛选，然后将铁镁纳米粉分4-6次等量加入步骤一所述的铁镁微米粉末中搅拌60-70分钟，搅拌过程中上下翻转，均匀分散微米粉末，其中铁镁纳米粉：铁镁微米粉＝1：1；
9、步骤四电火花烧结成型；
10、采用电火花烧结工艺进行固化成型；对经过步骤三后的铁镁微纳米混合粉采用电火花烧结工艺进行凝固成型，电火花烧结温度为540-660度，压力为1.2-2.8kn，烧结过程中，烧结仓内保持真空状态并提供保护氛围。
11、进一步地，所述一种骨科铁镁植入物及其制备方法中，所述铁镁微米粉末的尺寸为65-80um，为球状。
12、进一步地，所述一种骨科铁镁植入物及其制备方法中，所述铁镁纳米粉末呈片状。
13、本专利技术所述的一种骨科铁镁植入物及其制备方法中，以质量百分比计包括下述组分：
14、镁1-50％，优选为2-9wt.％，进一步优选为3wt.％；
15、本专利技术中，电火花烧结，利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温实现粉末烧结，能够在低于材料熔点的温度下快速完成粉末熔化及凝固成型，具有受热均匀、热传导快、烧结时间短优势，是一种低温快速致密化先进成型技术。
16、镁是一种有效的骨修复材料，同时具有良好的生物活性，在骨缺损等医用领域，具备了生物相容性及生物安全性，有着广泛的应用价值及前景。本专利技术中，fe的熔点(1538度)高于660度，镁熔化温度低于660度，因此在铁充分熔化之前镁会发生挥发。为了保留完整的镁，使铁充分融化。采用电火花烧结快速成型铁-镁生物骨植入物，烧结温度低于镁的熔点，阻止了镁高温分离铁基体，同时电火花烧结时间较快并且时间短暂，避免了传统熔炼工艺中铁镁长时间受热，固溶结构受到破坏的弊端；在烧结过程中不产生液相铁明显的流动等现象，铁-镁骨植入物尺寸可以通过石墨模具进行调整，这样就有助于方便、快捷地制备大段铁-镁骨植入物。
17、本专利技术中镁的含量需要严格控制，添加镁量过多，会引起在铁基体中混合不均匀，且纳米镁颗粒的密集分布使其难以与铁基金属熔剂形成良好的过渡。另一方面，镁颗粒过多会增加铁基合金和镁颗粒之间的平均热膨胀系数差异。因此，在快速凝固过程中，过大的热应力会产生裂纹。从而铁粉和镁粉的机械混合、镁固溶、异质结构工艺步骤尤为重要，包括搅拌时间、球磨时间、球料比等；如果镁添加量过少，则铁基体降解性能改善效果有限，很难起到加快降解作用，因此需要合理选择粉末配比。
18、电火花烧结工艺对医用铁基骨植入物成型性能有较大影响，若电火花烧结温度低，则混合粉末难以完全熔化，成型样品中含有粉末颗粒而松软，所成型的样品降级整体性较差；若电火花烧结压力较小，则致密程度受到较大影响，致密性能较低。
19、与现有技术相比，本专利技术优点如下：
20、(1)本专利技术中，所述镁在临床应用中是安全、方便的，具有良好的生物相容性，是一种有效的骨修复材料，有助于促进骨修复。
21、(2)本专利技术中铁基骨植入物由铁-镁生物骨植入物组成，可生物降解，避免了惰性金属植入物在体内长期存在、需要二次手术取出的弊端，同时有望避免并发症的潜在风险。
22、(3)本专利技术中，低电极电位的镁溶解到铁晶格中时，基体的腐蚀电位会发生负移，整体降解速率会加快。
23、(4)本专利技术中，异质结构中的微纳米颗粒的混合扩大了合金的电化学非均质性，这不仅增加了合金的腐蚀敏感性，而且增加了钝化膜的不稳定性，从而提高了合金的降解速率。
24、(5)本专利技术中，所述电火花烧结成型方法简易可靠，采用电火花烧结能够快速成型铁基骨植入物，成型工艺简单，省时省力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种骨科铁镁植入物及其制备方法，其特征在于；包括如下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的一种骨科铁镁植入物及其制备方法，其特征在于，所述铁镁微米粉末的尺寸为65-80um，为球状。
3.根据权利要求1所述的一种骨科铁镁植入物及其制备方法，其特征在于，所述铁镁纳米粉末呈片状。
4.根据权利要求1所述的一种骨科铁镁植入物及其制备方法，其特征在于，所述镁粉质量百分比为1-50％。
5.根据权利要求1所述的一种骨科铁镁植入物及其制备方法，其特征在于，所述镁粉质量百分比为2-9％。
6.根据权利要求1所述的一种骨科铁镁植入物及其制备方法，其特征在于，所述镁粉质量百分比为3％。
【技术特征摘要】
1.一种骨科铁镁植入物及其制备方法，其特征在于；包括如下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的一种骨科铁镁植入物及其制备方法，其特征在于，所述铁镁微米粉末的尺寸为65-80um，为球状。
3.根据权利要求1所述的一种骨科铁镁植入物及其制备方法，其特征在于，所述铁镁纳米粉末呈片状。
4...
【专利技术属性】
技术研发人员：李升，谢杰艺，周信，谢玉磊，刘岸，龙佳美，李鹏伟，蔡安辉，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。