【摘 要】
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由于惰性生物金属长期存在于体内会导致慢性炎症反应,严重影响介入治疗效果,因此研究生物可降解的植入金属材料具有重要意义。在生物可降解血管支架领域,铁基材料一直被寄予厚望。目前,开发综合性能优良的可降解铁基材料成为研究热点。本文针对铁基材料降解慢和磁性等问题,选取生物相容性元素Mn、Ca和Mg作为Fe的合金元素;由于Fe和Ca、Mg物理性质差别较大,传统的熔炼方法难以制备出理想的合金材料,本文先利用机
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由于惰性生物金属长期存在于体内会导致慢性炎症反应,严重影响介入治疗效果,因此研究生物可降解的植入金属材料具有重要意义。在生物可降解血管支架领域,铁基材料一直被寄予厚望。目前,开发综合性能优良的可降解铁基材料成为研究热点。本文针对铁基材料降解慢和磁性等问题,选取生物相容性元素Mn、Ca和Mg作为Fe的合金元素;由于Fe和Ca、Mg物理性质差别较大,传统的熔炼方法难以制备出理想的合金材料,本文先利用机械合金化方法制备Fe合金粉末,然后采用粉末压坯和热挤压的热机械固结方法制备Fe合金棒材。分别研究了 Ca和Mg含量变化对Fe30MnCa和Fe30MnMg合金的显微组织、力学性能、降解性能、磁性和细胞毒性的影响。通过对合金组织和力学性能研究发现,Fe30MnxCa和Fe30MnyMg合金均由单相奥氏体组成;随着Ca、Mg质量分数的增加,合金孔隙率和硬度增加,伸长率降低;随Ca含量增加,Fe30MnCa合金强度降低;随Mg含量增加,Fe30MnMg合金强度先增加后降低;Fe30Mn2Mg合金屈服强度为656.7MPa、抗拉强度为1049.9 MPa、伸长率为11.03%。采用体外腐蚀的方法对Fe30MnxCa和Fe30MnyMg合金的降解性能进行了研究。结果发现,随着Ca和Mg含量的增加,Fe30MnCa和Fe30MnMg合金降解性能均提高,腐蚀速率从 Fe30Mn 的 0.068mm/y 增至Fe30Mn4.5Ca的0.181mm/y,从Fe30Mn2Mg的0.117mm/y 增至 Fe30Mn6Mg 的 0.256mm/y。磁性检测发现,Fe30MnxCa和Fe30MnyMg合金的饱和磁化强度分别在0.08～0.12emu/g 和 0.05～0.08emu/g,远小于 SS316L 的 0.45632emu/g。细胞毒性实验表明,人脐静脉血管内皮细胞分别在Fe30MnxCa和Fe30MnyMg两个系列合金各浸提液下培养24小时后具有良好的生长形貌;两个合金系合金的细胞毒性等级为0～1级,均满足生物相容性要求。
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