可降解ZnMgY合金力学性能及体外降解行为的研究
发布时间：2021-08-29 21:52
可降解金属材料由于其良好的力学性能和生物可降解性能在医学领域中发挥了重要作用。目前常用可降解金属材料中,镁基合金腐蚀速率过高,而铁基合金腐蚀速率过低。锌的腐蚀速率适中且具有良好的生物相容性,被视为具有潜力的新一代可降解金属材料。但是纯锌力学性能较差远不能满足临床需求,加入合金化元素是改善其力学性能的有效途径。本文引入镁、钇元素制备新型Zn-1Mg-1Y三元锌基可降解合金,通过与Pure Zn、Zn-1Mg合金对比研究其组织结构、力学性能和体外降解行为,为ZnMgY合金的临床应用奠定基础。本文完成的主要研究工作及成果如下:1.制备了Zn-1Mg-1Y合金并进行热处理,对Zn-1Mg-1Y合金组织结构进行了分析。研究发现Zn-1Mg-1Y合金由α-Zn相、Mg2Zn11相以及Y2Zn17相组成,镁、钇元素细晶作用明显。2.通过硬度测试、拉伸与压缩试验对合金力学性能进行了分析。研究发现α-Zn相硬度最低,α-Zn相与Mg2Zn11相组成的富镁共晶体硬度次之,富钇...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
医用可降解金属腐蚀机理示意图
德国 Syntellix 公司的骨植入螺钉 MAGNEZIX Compression Screw3.2（图1.2）是首个可以销售和医用的镁合金植入体产品[19]。目前临床应用较为普遍的可降解金属材料有可降解纯镁螺钉以及镁合金螺钉，但镁金属的生物强度较弱，通过优化结构设计可进行改善。图 1.2 德国 Syntellix 公司的镁合金螺钉产品[19]（2）血管支架可降解血管支架植入体内血管损伤区域后能够提供早期的力学支撑，待修复完毕后能以合适的腐蚀速率在体内逐渐降解并被吸收。目前血管支架主要有镁材料、铁材料，而对于镁基可降解血管支架的研究最多。Schranz 等[20]将镁合金支架植入新生儿血管中，镁在体内代谢良好。Di Mario 等[21]将制备的镁合金支架植入 20 例下肢胫内动脉狭窄的病人体内，植入三个月后多数病人血管通畅只剩两例血管闭塞，进一步证实了可降解镁合金支架的可行性。Zrtner 等[22]将一可降解镁支架植入一女婴体内，支架在大概四个月后降解并且在降解过程中没有产生严重的炎症等不良反应。现阶段已经进入临床试验的镁金属支架由 Biotronik 公司生产，图 1.3 为该公司设计的 PRO-KineticEnergy stent 支架样式[23]。虽然铁材料具有良好的力学性能以及生物相容性，但是其作为可降解合金的最大难题之一仍然是过低的腐蚀速率，同时铁材料支架的相关实验主要处于动物实验阶段[24]。Peuster[25]等将激光切割纯铁支架植入 16 只新西兰兔的降主动脉中发现纯铁具有良好的生物逻辑安全性。Peuster 等[26]还将纯铁支架植入 29 只小型猪的降主动脉
图 1.3 Biotronik 公司的镁金属支架[23]样，锌材料用于可降解血管支架仍处于动物实验阶段，且植入兔腹主动脉 12 个月以研究其降解机制以及生物相容保证其机械完整性，植入 12 个月后体积约将至原先的 4
【参考文献】：
期刊论文
[1]扫描电子显微镜成像模式在金属材料研究中的选用[J]. 杨显,胡建军,郭宁,何川,张雨晴,王静. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(07)
[2]血管支架用可降解金属研究进展[J]. 郑玉峰,杨宏韬. 金属学报. 2017(10)
[3]Processing of a Novel Zn Alloy Micro-Tube for Biodegradable Vascular Stent Application[J]. Chang Wang,Zhentao Yu,Yajun Cui,Yafeng Zhang,Sen Yu,Gongqi Qu,Haibo Gong. Journal of Materials Science & Technology. 2016(09)
[4]Y元素的添加对Zr56Co28Al16非晶合金在模拟体液中耐蚀性能的影响[J]. 李锐阳,袁子洲,康健,张香云. 功能材料. 2016(01)
[5]铝含量对热浸镀锌合金耐蚀性的影响[J]. 王怀涛,刘子利,徐文龙,周桂斌,王文静. 腐蚀与防护. 2013(02)
[6]可降解铁基心血管支架材料的研究进展[J]. 徐文利,吴竞尧,谭丽丽,杨柯. 材料导报. 2012(01)
[7]新型生物可降解Fe-30Mn-1C合金的性能研究[J]. 徐文利,陆喜,谭丽丽,杨柯. 金属学报. 2011(10)
[8]可降解镁合金的动物体内骨诱导作用[J]. 洪岩松,杨柯,张广道,黄晶晶,郝玉全,艾红军. 金属学报. 2008(09)
[9]纯镁的生物腐蚀研究[J]. 任伊宾,黄晶晶,杨柯,张炳春,姚治铭,王浩. 金属学报. 2005(11)
[10]生物可降解医用材料的研究进展[J]. 付东伟,闫玉华. 生物骨科材料与临床研究. 2005(02)
博士论文
[1]医用可降解锌基材料的组织结构与性能研究[D]. 刘西伟.哈尔滨工程大学 2016
硕士论文
[1]骨填充用新型可降解镁锶合金的降解性能研究和应用探索[D]. 东家慧.中国科学技术大学 2018
[2]Y元素对ZK20镁合金组织和性能的影响[D]. 吕滨江.重庆大学 2010
本文编号：3371451
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
医用可降解金属腐蚀机理示意图
德国 Syntellix 公司的骨植入螺钉 MAGNEZIX Compression Screw3.2（图1.2）是首个可以销售和医用的镁合金植入体产品[19]。目前临床应用较为普遍的可降解金属材料有可降解纯镁螺钉以及镁合金螺钉，但镁金属的生物强度较弱，通过优化结构设计可进行改善。图 1.2 德国 Syntellix 公司的镁合金螺钉产品[19]（2）血管支架可降解血管支架植入体内血管损伤区域后能够提供早期的力学支撑，待修复完毕后能以合适的腐蚀速率在体内逐渐降解并被吸收。目前血管支架主要有镁材料、铁材料，而对于镁基可降解血管支架的研究最多。Schranz 等[20]将镁合金支架植入新生儿血管中，镁在体内代谢良好。Di Mario 等[21]将制备的镁合金支架植入 20 例下肢胫内动脉狭窄的病人体内，植入三个月后多数病人血管通畅只剩两例血管闭塞，进一步证实了可降解镁合金支架的可行性。Zrtner 等[22]将一可降解镁支架植入一女婴体内，支架在大概四个月后降解并且在降解过程中没有产生严重的炎症等不良反应。现阶段已经进入临床试验的镁金属支架由 Biotronik 公司生产，图 1.3 为该公司设计的 PRO-KineticEnergy stent 支架样式[23]。虽然铁材料具有良好的力学性能以及生物相容性，但是其作为可降解合金的最大难题之一仍然是过低的腐蚀速率，同时铁材料支架的相关实验主要处于动物实验阶段[24]。Peuster[25]等将激光切割纯铁支架植入 16 只新西兰兔的降主动脉中发现纯铁具有良好的生物逻辑安全性。Peuster 等[26]还将纯铁支架植入 29 只小型猪的降主动脉
图 1.3 Biotronik 公司的镁金属支架[23]样，锌材料用于可降解血管支架仍处于动物实验阶段，且植入兔腹主动脉 12 个月以研究其降解机制以及生物相容保证其机械完整性，植入 12 个月后体积约将至原先的 4
【参考文献】：
期刊论文
[1]扫描电子显微镜成像模式在金属材料研究中的选用[J]. 杨显,胡建军,郭宁,何川,张雨晴,王静. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(07)
[2]血管支架用可降解金属研究进展[J]. 郑玉峰,杨宏韬. 金属学报. 2017(10)
[3]Processing of a Novel Zn Alloy Micro-Tube for Biodegradable Vascular Stent Application[J]. Chang Wang,Zhentao Yu,Yajun Cui,Yafeng Zhang,Sen Yu,Gongqi Qu,Haibo Gong. Journal of Materials Science & Technology. 2016(09)
[4]Y元素的添加对Zr56Co28Al16非晶合金在模拟体液中耐蚀性能的影响[J]. 李锐阳,袁子洲,康健,张香云. 功能材料. 2016(01)
[5]铝含量对热浸镀锌合金耐蚀性的影响[J]. 王怀涛,刘子利,徐文龙,周桂斌,王文静. 腐蚀与防护. 2013(02)
[6]可降解铁基心血管支架材料的研究进展[J]. 徐文利,吴竞尧,谭丽丽,杨柯. 材料导报. 2012(01)
[7]新型生物可降解Fe-30Mn-1C合金的性能研究[J]. 徐文利,陆喜,谭丽丽,杨柯. 金属学报. 2011(10)
[8]可降解镁合金的动物体内骨诱导作用[J]. 洪岩松,杨柯,张广道,黄晶晶,郝玉全,艾红军. 金属学报. 2008(09)
[9]纯镁的生物腐蚀研究[J]. 任伊宾,黄晶晶,杨柯,张炳春,姚治铭,王浩. 金属学报. 2005(11)
[10]生物可降解医用材料的研究进展[J]. 付东伟,闫玉华. 生物骨科材料与临床研究. 2005(02)
博士论文
[1]医用可降解锌基材料的组织结构与性能研究[D]. 刘西伟.哈尔滨工程大学 2016
硕士论文
[1]骨填充用新型可降解镁锶合金的降解性能研究和应用探索[D]. 东家慧.中国科学技术大学 2018
[2]Y元素对ZK20镁合金组织和性能的影响[D]. 吕滨江.重庆大学 2010
本文编号：3371451
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