一种生物可降解铁基非晶复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物医用金属材料领域，具体涉及一种生物可降解铁基非晶复合材料及其制备方法。

背景技术

传统医用金属材料往往需要在组织愈合后再次手术取出，这对患者造成了二次伤害，同时还有二次术后感染的风险，增加了患者的痛苦。为了解决这一棘手的问题，发展出了新一代的生物可降解医用金属材料（如铁基、镁基合金等）。这种材料利用金属在人体环境中可发生降解的特性，在帮助组织愈合后全部降解，没有植入物残留，避免患者二次手术。

铁元素是人体所必需的微量元素之一，主要以血红蛋白、肌红蛋白的形式存在，在人体中担负了许多重要的生理作用。同时铁合金容易加工成型，具有良好的力学性能与生物相容性，所以其被认为是可降解医用金属的候选材料。但是可降解的铁基合金通常具有铁磁性，存在核磁共振成像问题。另外，限制可降解铁基合金临床应用的最大原因是其在体内环境中降解过慢，需要加快其降解速率。

铁基非晶合金具有超高强度、高弹性极限，可以利用此特性设计出更小尺寸的植入器件，减轻患者的痛苦。另外，其还有比316L不锈钢更优异的生物相容性。Guo等制备的铁基非晶复合材料具有很高的塑性与强度（Scripta Materialia. 2010;62:329-332.），拥有高强度的力学性能意味着更小尺寸的植入物就可以为组织提供足够的力学支撑，同时也减小植入体与周围的接触面积以减少对组织的刺激作用。Liu等制备的铁基非晶复合材料中(Materials Letters. 2019;247:185-188.)，因为析出的晶态相与非晶基体产生电位差，形成的微电偶腐蚀加快了铁基非晶复合材料的降解速率。于是，具有良好力学性能与独特降解行为的铁基非晶复合材料有望成为新型生物可降解金属材料，开发具有良好力学性能与生物相容性的生物可降解铁基非晶复合材料十分必要。

本发明通过引入少量与Fe形成正混合热的Cu元素，促进凝固过程中晶态相的析出，形成了晶态相与非晶相复合的新型生物可降解铁基非晶复合材料。其中，第二相与非晶基体形成的微电偶腐蚀加快材料在体内降解的速率。同时在降解过程中会释放Cu

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种降解速率适中，力学性能与生物相容性良好的生物可降解铁基非晶复合材料。

有鉴于此，本申请提供了一种生物可降解铁基非晶复合材料[Fe

优选的，所述生物可降解铁基非晶复合材料[Fe

优选的，所述生物可降解铁基非晶复合材料[Fe

本申请还提供了所述的生物可降解铁基非晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A）按照本发明所述生物可降解铁基非晶复合材料的成分进行配料；

B）将步骤A）配制的原料进行熔炼，得到母合金锭；

C）将B）中母合金锭进行水冷铜模吸铸，快速凝固后得到生物可降解铁基非晶复合材料；

优选的，所述熔炼的操作具体为：

将步骤A）得到的原料放入真空电弧炉中，然后抽真空至4´10

本发明提供了一种化学式为[Fe

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为实施例1所得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

图2为实施例1所得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

图3为实施例1所得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

图4为实施例1所得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

图5为实施例1所得的成骨细胞在25%浓度的生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

图6为实施例2所得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

图7为实施例2所得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

图8为实施例2所得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

图9为实施例2所得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1 生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

步骤一：配料

按照生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

所述生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

步骤二：熔炼

将配制好的原料放置在真空电弧炉内的坩埚中；之后第一次抽真空，待炉内压力达到4×10

步骤三：吸铸

将母合金锭完全熔化，利用气压差将合金熔体吸入铜模中，通过水冷快速凝固，冷却后获得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

将本实施例中的生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

将本实施例中的生物可降解铁基非晶复合材料(Fe

将本实施例中的生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

将本实施例中的生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

将本实施例中的生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

实施例2 生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

步骤一：配料

按照生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

所述生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

步骤二：熔炼

将配制好的原料放置在真空电弧炉内的坩埚中；之后第一次抽真空，待炉内压力达到4× 10

步骤三：吸铸

将母合金锭完全熔化，利用气压差将合金熔体吸入铜模中，通过水冷快速凝固，冷却后获得生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

将本实施例中的生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

将本实施例中的生物可降解铁基非晶复合材料(Fe

将本实施例中的生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

将本实施例中的生物可降解的铁基非晶复合材料(Fe

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。