生物醫(yī)用可降解Zn-Sn系和Zn-Mg-Sn系合金的制備、組織及性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-28 08:01
生物醫(yī)用可降解金屬材料因其良好的機(jī)械力學(xué)性能和生物相容性、降解產(chǎn)物無毒等特質(zhì),受到了科研人員的青睞。以鎂及鎂基合金和鐵及鐵基合金金屬材料為代表的生物醫(yī)用可降解金屬材料已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究,但兩類合金各自存在問題在臨床應(yīng)用中受到限制:鎂及鎂基合金腐蝕降解速率過快,植入部位pH值過高伴有氫氣囊的出現(xiàn);鐵及鐵基合金腐蝕降解速率過慢,彈性模量過高引起“應(yīng)力屏蔽”效應(yīng)。鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位居于鎂和鐵之間,腐蝕降解速率與臨床應(yīng)用要求較為匹配,但純鋅機(jī)械力學(xué)性能較差,限制了其發(fā)展。本文采取合金化的方法來提高鋅合金的機(jī)械力學(xué)性能,通過在純鋅中加入錫、鎂合金元素,石墨模具鑄造的方法制備了含有不同Sn含量的Zn-Sn和Zn-Mg-Sn系合金,對(duì)合金的金相顯微組織、機(jī)械力學(xué)性能、腐蝕降解性能和血液相容性進(jìn)行了表征與分析,探究合金的腐蝕降解機(jī)制。研究結(jié)果表明:(1)Zn-Sn系合金的金相組織改善并細(xì)化晶粒的尺寸,Sn與基體Zn并沒有形成固溶體或者中間相,均勻分布在Zn基體晶界處中,阻礙了晶粒的長大,增加了晶粒形核位置的數(shù)量。機(jī)械力學(xué)性能提高,屈服強(qiáng)度和合金延伸率增大,硬度和抗拉強(qiáng)度先增大后減小,斷裂方式為混合型斷...
【文章來源】:桂林理工大學(xué)廣西壯族自治區(qū)
【文章頁數(shù)】:74 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
骨填充可降解陶瓷材料Fig1.1Bone-filleddegradableceramicmaterials生物醫(yī)用活性陶瓷材料與惰性材料相比,具有一定優(yōu)勢(shì),具有和人骨較為相近的化
在實(shí)際應(yīng)用上的難度[64]。鎂作為生物醫(yī)用材料使用在臨床的最早記載是在19世紀(jì)末期,EdwardHuge等[65]用純鎂絲作為縫合線來結(jié)扎血管,發(fā)現(xiàn)純鎂絲可以降解,降解時(shí)間由純鎂絲的尺寸決定。在此之后大約50年的時(shí)間里,純鎂被制成管、板、箭、帶、棒等用作血管、腸道、神經(jīng)等吻合器,成功應(yīng)用在動(dòng)物體內(nèi),有的甚至也應(yīng)用到了人體內(nèi)。臨床應(yīng)用上發(fā)現(xiàn)純鎂具有一定的凝血反應(yīng),因而被廣泛應(yīng)用于多種類型血管瘤的治療中。關(guān)于鎂基合金在臨床應(yīng)用上的研究開始逐漸增多,主要關(guān)注點(diǎn)仍是鎂基合金可降解血管支架和可降解骨科植入材料,圖1.2展示了鎂合金血管支架、骨釘和骨板。圖1.2鎂合金血管支架、骨釘和骨板Fig1.2Vascularstent,bonenailandboneplateofmagnesiumalloys可降解血管支架上,Zartner等[66]最先將鎂基合金可降解支架使用在嬰兒左肺動(dòng)脈中用來治療先天性心臟病,植入四個(gè)月后,臨床顯示支架完全消失,未發(fā)生再狹窄癥狀。2007年,德國Biotronik公司[67]經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn),通過激光雕刻技術(shù)的方法對(duì)WE43(Mg-4%Y-3%Re)鎂合金進(jìn)行加工,世界首例鎂合金支架由此誕生,在實(shí)際的臨床使用中,該合金表現(xiàn)出了良好的生物相容性和優(yōu)異的機(jī)械力學(xué)性能,不過降解速率過快,在血管中維持時(shí)間短,僅有兩到三周的時(shí)間,未完成血管重塑工作就開始失效。在骨科植入材料
桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文14第2章實(shí)驗(yàn)材料及方法2.1實(shí)驗(yàn)流程圖本論文實(shí)驗(yàn)方案流程圖如下圖2.1所示:圖2.1實(shí)驗(yàn)流程圖Fig2.1Experimentalflowchart2.2實(shí)驗(yàn)原料及制備本文使用的實(shí)驗(yàn)原材料為蘇州市川茂金屬有限公司生產(chǎn)的鋅錠(純度≥99.95%)、中國金屬冶金研究總院生產(chǎn)的錫塊(純度≥99.999%)以及運(yùn)城市興霖有色金屬材料有限公司生產(chǎn)的鎂錠(純度≥99.98%)采用重力鑄造的方法制備了Zn-Sn系二元合金和Zn-Mg-Sn系三元合金,其熔煉比例即化學(xué)成分如表2.1所示。表2.1Zn-Sn和Zn-Mg-Sn合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)Table2.1ThecompositionofcastedZn-SnandZn-Mg-Sn(massfraction/%)元素Zn-1SnZn-2SnZn-5SnZn-Mg-1SnZn-Mg-2SnZn-Mg-5Sn鋅99.0098.0095.0098.0097.0094.00錫1.002.005.001.002.005.00鎂0001.001.001.00
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]金屬注射成型生物醫(yī)用Ti-22Nb合金的表面形貌和細(xì)胞相容性(英文)[J]. 趙大鵬,陳鈺凱,常可可,Thomas EBEL,Bérengère JCLUTHRIGNER-FEYERABEND,Regine WILLUMEIT-R?MER,Florian PYCZAK. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(07)
[2]植入性醫(yī)療器械的研究進(jìn)展[J]. 尹玉霞,李茂全,周超,李海心,王魯寧,張海軍. 中國醫(yī)療設(shè)備. 2018(07)
[3]北宋校正醫(yī)書局對(duì)《外臺(tái)秘要方》?笨坚孾J]. 孟永亮,梁永宣,師建平. 中華中醫(yī)藥雜志. 2018(06)
[4]生物醫(yī)用材料及其產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀[J]. 魏利娜,甄珍,奚廷斐. 生物醫(yī)學(xué)工程研究. 2018(01)
[5]生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策研究[J]. 馬曉璇,楊曉麗. 新材料產(chǎn)業(yè). 2018(02)
[6]生物醫(yī)用材料現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 姜聞博. 信息記錄材料. 2018(03)
[7]生物降解高分子——一類重要的生物材料 2.生物相容性及脂肪族聚酯的表面改性[J]. 王身國,貝建中. 高分子通報(bào). 2017(11)
[8]旴江醫(yī)家危亦林《世醫(yī)得效方》骨折內(nèi)治法探析[J]. 林怡冰,李心愿,李叢,林惠蘭,盛建陽,付巧瑩. 江西中醫(yī)藥. 2017(09)
[9]生物醫(yī)用可降解鎂鋅合金研究進(jìn)展[J]. 王嵐,于振濤,王昌,余森,劉漢源. 熱加工工藝. 2017(08)
[10]處在變革中的醫(yī)用金屬材料[J]. 鄭玉峰,吳遠(yuǎn)浩. 金屬學(xué)報(bào). 2017(03)
碩士論文
[1]《五十二病方》中的理性醫(yī)學(xué)[D]. 蔡乾坤.鄭州大學(xué) 2016
[2]生物醫(yī)用鈦合金Ti-34Nb-6Zr的組織及性能研究[D]. 計(jì)雙興.天津大學(xué) 2007
本文編號(hào):3462520
【文章來源】:桂林理工大學(xué)廣西壯族自治區(qū)
【文章頁數(shù)】:74 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
骨填充可降解陶瓷材料Fig1.1Bone-filleddegradableceramicmaterials生物醫(yī)用活性陶瓷材料與惰性材料相比,具有一定優(yōu)勢(shì),具有和人骨較為相近的化
在實(shí)際應(yīng)用上的難度[64]。鎂作為生物醫(yī)用材料使用在臨床的最早記載是在19世紀(jì)末期,EdwardHuge等[65]用純鎂絲作為縫合線來結(jié)扎血管,發(fā)現(xiàn)純鎂絲可以降解,降解時(shí)間由純鎂絲的尺寸決定。在此之后大約50年的時(shí)間里,純鎂被制成管、板、箭、帶、棒等用作血管、腸道、神經(jīng)等吻合器,成功應(yīng)用在動(dòng)物體內(nèi),有的甚至也應(yīng)用到了人體內(nèi)。臨床應(yīng)用上發(fā)現(xiàn)純鎂具有一定的凝血反應(yīng),因而被廣泛應(yīng)用于多種類型血管瘤的治療中。關(guān)于鎂基合金在臨床應(yīng)用上的研究開始逐漸增多,主要關(guān)注點(diǎn)仍是鎂基合金可降解血管支架和可降解骨科植入材料,圖1.2展示了鎂合金血管支架、骨釘和骨板。圖1.2鎂合金血管支架、骨釘和骨板Fig1.2Vascularstent,bonenailandboneplateofmagnesiumalloys可降解血管支架上,Zartner等[66]最先將鎂基合金可降解支架使用在嬰兒左肺動(dòng)脈中用來治療先天性心臟病,植入四個(gè)月后,臨床顯示支架完全消失,未發(fā)生再狹窄癥狀。2007年,德國Biotronik公司[67]經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn),通過激光雕刻技術(shù)的方法對(duì)WE43(Mg-4%Y-3%Re)鎂合金進(jìn)行加工,世界首例鎂合金支架由此誕生,在實(shí)際的臨床使用中,該合金表現(xiàn)出了良好的生物相容性和優(yōu)異的機(jī)械力學(xué)性能,不過降解速率過快,在血管中維持時(shí)間短,僅有兩到三周的時(shí)間,未完成血管重塑工作就開始失效。在骨科植入材料
桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文14第2章實(shí)驗(yàn)材料及方法2.1實(shí)驗(yàn)流程圖本論文實(shí)驗(yàn)方案流程圖如下圖2.1所示:圖2.1實(shí)驗(yàn)流程圖Fig2.1Experimentalflowchart2.2實(shí)驗(yàn)原料及制備本文使用的實(shí)驗(yàn)原材料為蘇州市川茂金屬有限公司生產(chǎn)的鋅錠(純度≥99.95%)、中國金屬冶金研究總院生產(chǎn)的錫塊(純度≥99.999%)以及運(yùn)城市興霖有色金屬材料有限公司生產(chǎn)的鎂錠(純度≥99.98%)采用重力鑄造的方法制備了Zn-Sn系二元合金和Zn-Mg-Sn系三元合金,其熔煉比例即化學(xué)成分如表2.1所示。表2.1Zn-Sn和Zn-Mg-Sn合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)Table2.1ThecompositionofcastedZn-SnandZn-Mg-Sn(massfraction/%)元素Zn-1SnZn-2SnZn-5SnZn-Mg-1SnZn-Mg-2SnZn-Mg-5Sn鋅99.0098.0095.0098.0097.0094.00錫1.002.005.001.002.005.00鎂0001.001.001.00
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]金屬注射成型生物醫(yī)用Ti-22Nb合金的表面形貌和細(xì)胞相容性(英文)[J]. 趙大鵬,陳鈺凱,常可可,Thomas EBEL,Bérengère JCLUTHRIGNER-FEYERABEND,Regine WILLUMEIT-R?MER,Florian PYCZAK. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(07)
[2]植入性醫(yī)療器械的研究進(jìn)展[J]. 尹玉霞,李茂全,周超,李海心,王魯寧,張海軍. 中國醫(yī)療設(shè)備. 2018(07)
[3]北宋校正醫(yī)書局對(duì)《外臺(tái)秘要方》?笨坚孾J]. 孟永亮,梁永宣,師建平. 中華中醫(yī)藥雜志. 2018(06)
[4]生物醫(yī)用材料及其產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀[J]. 魏利娜,甄珍,奚廷斐. 生物醫(yī)學(xué)工程研究. 2018(01)
[5]生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策研究[J]. 馬曉璇,楊曉麗. 新材料產(chǎn)業(yè). 2018(02)
[6]生物醫(yī)用材料現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 姜聞博. 信息記錄材料. 2018(03)
[7]生物降解高分子——一類重要的生物材料 2.生物相容性及脂肪族聚酯的表面改性[J]. 王身國,貝建中. 高分子通報(bào). 2017(11)
[8]旴江醫(yī)家危亦林《世醫(yī)得效方》骨折內(nèi)治法探析[J]. 林怡冰,李心愿,李叢,林惠蘭,盛建陽,付巧瑩. 江西中醫(yī)藥. 2017(09)
[9]生物醫(yī)用可降解鎂鋅合金研究進(jìn)展[J]. 王嵐,于振濤,王昌,余森,劉漢源. 熱加工工藝. 2017(08)
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碩士論文
[1]《五十二病方》中的理性醫(yī)學(xué)[D]. 蔡乾坤.鄭州大學(xué) 2016
[2]生物醫(yī)用鈦合金Ti-34Nb-6Zr的組織及性能研究[D]. 計(jì)雙興.天津大學(xué) 2007
本文編號(hào):3462520
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