生物医用可降解Zn-Sn系和Zn-Mg-Sn系合金的制备、组织及性能研究
发布时间：2021-10-28 08:01
生物医用可降解金属材料因其良好的机械力学性能和生物相容性、降解产物无毒等特质,受到了科研人员的青睐。以镁及镁基合金和铁及铁基合金金属材料为代表的生物医用可降解金属材料已经进行了大量的研究,但两类合金各自存在问题在临床应用中受到限制:镁及镁基合金腐蚀降解速率过快,植入部位pH值过高伴有氢气囊的出现;铁及铁基合金腐蚀降解速率过慢,弹性模量过高引起“应力屏蔽”效应。锌的标准电极电位居于镁和铁之间,腐蚀降解速率与临床应用要求较为匹配,但纯锌机械力学性能较差,限制了其发展。本文采取合金化的方法来提高锌合金的机械力学性能,通过在纯锌中加入锡、镁合金元素,石墨模具铸造的方法制备了含有不同Sn含量的Zn-Sn和Zn-Mg-Sn系合金,对合金的金相显微组织、机械力学性能、腐蚀降解性能和血液相容性进行了表征与分析,探究合金的腐蚀降解机制。研究结果表明:（1）Zn-Sn系合金的金相组织改善并细化晶粒的尺寸,Sn与基体Zn并没有形成固溶体或者中间相,均匀分布在Zn基体晶界处中,阻碍了晶粒的长大,增加了晶粒形核位置的数量。机械力学性能提高,屈服强度和合金延伸率增大,硬度和抗拉强度先增大后减小,断裂方式为混合型断...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨填充可降解陶瓷材料Fig1.1Bone-filleddegradableceramicmaterials生物医用活性陶瓷材料与惰性材料相比，具有一定优势，具有和人骨较为相近的化
在实际应用上的难度[64]。镁作为生物医用材料使用在临床的最早记载是在19世纪末期，EdwardHuge等[65]用纯镁丝作为缝合线来结扎血管，发现纯镁丝可以降解，降解时间由纯镁丝的尺寸决定。在此之后大约50年的时间里，纯镁被制成管、板、箭、带、棒等用作血管、肠道、神经等吻合器，成功应用在动物体内，有的甚至也应用到了人体内。临床应用上发现纯镁具有一定的凝血反应，因而被广泛应用于多种类型血管瘤的治疗中。关于镁基合金在临床应用上的研究开始逐渐增多，主要关注点仍是镁基合金可降解血管支架和可降解骨科植入材料，图1.2展示了镁合金血管支架、骨钉和骨板。图1.2镁合金血管支架、骨钉和骨板Fig1.2Vascularstent,bonenailandboneplateofmagnesiumalloys可降解血管支架上，Zartner等[66]最先将镁基合金可降解支架使用在婴儿左肺动脉中用来治疗先天性心脏病，植入四个月后，临床显示支架完全消失，未发生再狭窄症状。2007年，德国Biotronik公司[67]经过大量的实验，通过激光雕刻技术的方法对WE43(Mg-4%Y-3%Re)镁合金进行加工，世界首例镁合金支架由此诞生，在实际的临床使用中，该合金表现出了良好的生物相容性和优异的机械力学性能，不过降解速率过快，在血管中维持时间短，仅有两到三周的时间，未完成血管重塑工作就开始失效。在骨科植入材料
桂林理工大学硕士学位论文14第2章实验材料及方法2.1实验流程图本论文实验方案流程图如下图2.1所示：图2.1实验流程图Fig2.1Experimentalflowchart2.2实验原料及制备本文使用的实验原材料为苏州市川茂金属有限公司生产的锌锭(纯度≥99.95％)、中国金属冶金研究总院生产的锡块(纯度≥99.999％)以及运城市兴霖有色金属材料有限公司生产的镁锭(纯度≥99.98%)采用重力铸造的方法制备了Zn-Sn系二元合金和Zn-Mg-Sn系三元合金，其熔炼比例即化学成分如表2.1所示。表2.1Zn-Sn和Zn-Mg-Sn合金的成分(质量分数/%)Table2.1ThecompositionofcastedZn-SnandZn-Mg-Sn(massfraction/%)元素Zn-1SnZn-2SnZn-5SnZn-Mg-1SnZn-Mg-2SnZn-Mg-5Sn锌99.0098.0095.0098.0097.0094.00锡1.002.005.001.002.005.00镁0001.001.001.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属注射成型生物医用Ti-22Nb合金的表面形貌和细胞相容性（英文）[J]. 赵大鹏,陈钰凯,常可可,Thomas EBEL,Bérengère JCLUTHRIGNER-FEYERABEND,Regine WILLUMEIT-R?MER,Florian PYCZAK. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(07)
[2]植入性医疗器械的研究进展[J]. 尹玉霞,李茂全,周超,李海心,王鲁宁,张海军. 中国医疗设备. 2018(07)
[3]北宋校正医书局对《外台秘要方》校勘考释[J]. 孟永亮,梁永宣,师建平. 中华中医药杂志. 2018(06)
[4]生物医用材料及其产业现状[J]. 魏利娜,甄珍,奚廷斐. 生物医学工程研究. 2018(01)
[5]生物医用材料产业现状及发展对策研究[J]. 马晓璇,杨晓丽. 新材料产业. 2018(02)
[6]生物医用材料现状和发展趋势分析[J]. 姜闻博. 信息记录材料. 2018(03)
[7]生物降解高分子——一类重要的生物材料 2.生物相容性及脂肪族聚酯的表面改性[J]. 王身国,贝建中. 高分子通报. 2017(11)
[8]旴江医家危亦林《世医得效方》骨折内治法探析[J]. 林怡冰,李心愿,李丛,林惠兰,盛建阳,付巧莹. 江西中医药. 2017(09)
[9]生物医用可降解镁锌合金研究进展[J]. 王岚,于振涛,王昌,余森,刘汉源. 热加工工艺. 2017(08)
[10]处在变革中的医用金属材料[J]. 郑玉峰,吴远浩. 金属学报. 2017(03)
硕士论文
[1]《五十二病方》中的理性医学[D]. 蔡乾坤.郑州大学 2016
[2]生物医用钛合金Ti-34Nb-6Zr的组织及性能研究[D]. 计双兴.天津大学 2007
本文编号：3462520
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨填充可降解陶瓷材料Fig1.1Bone-filleddegradableceramicmaterials生物医用活性陶瓷材料与惰性材料相比，具有一定优势，具有和人骨较为相近的化
在实际应用上的难度[64]。镁作为生物医用材料使用在临床的最早记载是在19世纪末期，EdwardHuge等[65]用纯镁丝作为缝合线来结扎血管，发现纯镁丝可以降解，降解时间由纯镁丝的尺寸决定。在此之后大约50年的时间里，纯镁被制成管、板、箭、带、棒等用作血管、肠道、神经等吻合器，成功应用在动物体内，有的甚至也应用到了人体内。临床应用上发现纯镁具有一定的凝血反应，因而被广泛应用于多种类型血管瘤的治疗中。关于镁基合金在临床应用上的研究开始逐渐增多，主要关注点仍是镁基合金可降解血管支架和可降解骨科植入材料，图1.2展示了镁合金血管支架、骨钉和骨板。图1.2镁合金血管支架、骨钉和骨板Fig1.2Vascularstent,bonenailandboneplateofmagnesiumalloys可降解血管支架上，Zartner等[66]最先将镁基合金可降解支架使用在婴儿左肺动脉中用来治疗先天性心脏病，植入四个月后，临床显示支架完全消失，未发生再狭窄症状。2007年，德国Biotronik公司[67]经过大量的实验，通过激光雕刻技术的方法对WE43(Mg-4%Y-3%Re)镁合金进行加工，世界首例镁合金支架由此诞生，在实际的临床使用中，该合金表现出了良好的生物相容性和优异的机械力学性能，不过降解速率过快，在血管中维持时间短，仅有两到三周的时间，未完成血管重塑工作就开始失效。在骨科植入材料
桂林理工大学硕士学位论文14第2章实验材料及方法2.1实验流程图本论文实验方案流程图如下图2.1所示：图2.1实验流程图Fig2.1Experimentalflowchart2.2实验原料及制备本文使用的实验原材料为苏州市川茂金属有限公司生产的锌锭(纯度≥99.95％)、中国金属冶金研究总院生产的锡块(纯度≥99.999％)以及运城市兴霖有色金属材料有限公司生产的镁锭(纯度≥99.98%)采用重力铸造的方法制备了Zn-Sn系二元合金和Zn-Mg-Sn系三元合金，其熔炼比例即化学成分如表2.1所示。表2.1Zn-Sn和Zn-Mg-Sn合金的成分(质量分数/%)Table2.1ThecompositionofcastedZn-SnandZn-Mg-Sn(massfraction/%)元素Zn-1SnZn-2SnZn-5SnZn-Mg-1SnZn-Mg-2SnZn-Mg-5Sn锌99.0098.0095.0098.0097.0094.00锡1.002.005.001.002.005.00镁0001.001.001.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属注射成型生物医用Ti-22Nb合金的表面形貌和细胞相容性（英文）[J]. 赵大鹏,陈钰凯,常可可,Thomas EBEL,Bérengère JCLUTHRIGNER-FEYERABEND,Regine WILLUMEIT-R?MER,Florian PYCZAK. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(07)
[2]植入性医疗器械的研究进展[J]. 尹玉霞,李茂全,周超,李海心,王鲁宁,张海军. 中国医疗设备. 2018(07)
[3]北宋校正医书局对《外台秘要方》校勘考释[J]. 孟永亮,梁永宣,师建平. 中华中医药杂志. 2018(06)
[4]生物医用材料及其产业现状[J]. 魏利娜,甄珍,奚廷斐. 生物医学工程研究. 2018(01)
[5]生物医用材料产业现状及发展对策研究[J]. 马晓璇,杨晓丽. 新材料产业. 2018(02)
[6]生物医用材料现状和发展趋势分析[J]. 姜闻博. 信息记录材料. 2018(03)
[7]生物降解高分子——一类重要的生物材料 2.生物相容性及脂肪族聚酯的表面改性[J]. 王身国,贝建中. 高分子通报. 2017(11)
[8]旴江医家危亦林《世医得效方》骨折内治法探析[J]. 林怡冰,李心愿,李丛,林惠兰,盛建阳,付巧莹. 江西中医药. 2017(09)
[9]生物医用可降解镁锌合金研究进展[J]. 王岚,于振涛,王昌,余森,刘汉源. 热加工工艺. 2017(08)
[10]处在变革中的医用金属材料[J]. 郑玉峰,吴远浩. 金属学报. 2017(03)
硕士论文
[1]《五十二病方》中的理性医学[D]. 蔡乾坤.郑州大学 2016
[2]生物医用钛合金Ti-34Nb-6Zr的组织及性能研究[D]. 计双兴.天津大学 2007
本文编号：3462520
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