：本发明涉及生物医用材料领域，具体为一种生物可降解医用镁铜钕合金及其制备方法和应用，特别适用于骨科、齿科、外科等应用的多种植/介入产品，可发挥承力作用，以及抗菌、促成骨、抗肿瘤等多种生物功能。
背景技术
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背景技术：
1、近年来，镁及镁合金作为一类新型可降解生物医用材料已成为一个重要研究热点。镁是人体中不可缺少的常量营养元素，参与体内一系列新陈代谢过程，还与神经、肌肉及心脏功能关系密切。镁合金的力学性能与人骨适配，具有高的比强度，强度可超过200mpa；纯镁的密度约为1.74g/cm3，与人骨的密质骨密度(1.75g/cm3)相当；镁合金的杨氏模量为40～45gpa，更接近人骨的弹性模量(3～20gpa)，可明显减小应力遮挡效应。此外，镁的标准电极电位较低(-2.36v scv)，可在人体环境中腐蚀降解，是一种极具应用前景的可降解金属植入材料。随着镁的降解，mg2+可进入人体中发挥诸多生物功能，降解中产生的oh-可形成局部高碱性的微环境，具有抗菌、促成骨、抗肿瘤等作用。
2、镁及镁合金降解导致碱性升高(ph值升高)的抗菌特性已经得到证实。但由于人体中自身具有的缓冲环境会使高的ph值再趋近中性，从而削弱了镁的抗菌能力，因此镁的抗菌能力仍有待提升。铜(cu)离子的杀菌历史十分悠久，在1761年schulthees就采用硫酸铜防治小麦腥黑病。已有研究报道，在镁中适量添加铜元素而制备出的mgcu合金，在降解过程中由于cu2+离子的持续溶出，即使在中性环境中也显示出明显的抗菌功能。mgcu合金在动物实验中表现出了较强的抗感染及一定的促进成骨的生物功能。然而，由于mg与cu之间的电负性差别太大，导致mgcu合金的降解速度明显高于纯镁。在人体中过快的降解会导致产生的氢气无法及时排出而形成气泡，碱性过高也会影响正常细胞的增殖和分化。因此，mgcu合金的降解行为和力学性能尚需有效控制和进一步改进，以适应不同的临床需求。
3、公开号为cn1693517a的中国专利申请提出一种镁铜钕合金，由原子比为60～70％的镁mg、20～30％的铜cu和2～15％的钕nd组成。在上述成分范围内的合金，利用熔体快淬法可制备成非晶态，在非晶态、半非晶或纳米晶条件下，经控制时效，可制备成非晶态或纳米晶材料，其作为储氢材料使用，储氢量可达3.0％以上。在相近的制备和处理工艺并在与mg-cu-y相近的储氢性能条件下，材料成本可降低15％以上。其不足之处主要在于：(1)cu和nd含量过高，因此在人体环境中的降解速度会大大升高，不能满足可降解镁合金植入物的基本要求；(2)由此导致的cu、nd的大量溶出，存在极高的生物安全性风险。
技术实现思路
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技术实现要素：
1、本发明提供一种生物可降解医用镁铜钕合金(mgcund)及其制备方法和应用，该合金具有优异的生物相容性，良好的力学性能、生物降解性能以及抗菌等生物功能，是一种具有优异综合性能的医用镁合金，具有吸引人的应用前景。作为医用植入材料应用时，可以解决临床中由于植入材料引起的感染问题，实现针对肿瘤的治疗。
2、本发明的技术方案：
3、一种生物可降解医用镁铜钕合金，镁铜钕合金中，各组分及其重量百分比为：0.05％＜cu≤2.00％，0.5％＜nd≤2.0％，其余为mg。
4、所述的生物可降解医用镁铜钕合金，较佳的cu含量范围为：0.1～0.5％。
5、所述的生物可降解医用镁铜钕合金，较佳的nd含量范围为：1.0～1.5％。
6、所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，包括镁合金的熔炼制备、镁合金的热处理和镁合金的加工成形。
7、所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，镁合金的熔炼制备工艺如下：
8、(1)按比例称取纯镁、纯铜和纯钕；
9、原材料的纯净度不低于99.99wt％，合金中al、si、mn、fe、ni、zn杂质元素每种含量不超过0.010wt％，总量不超过0.035wt％；
10、(2)将原材料在90～110℃烘箱中烘干0.5～2小时；
11、(3)将纯镁置于低碳钢坩埚中，在730～750℃的电阻炉中加热保持20～30分钟，直至纯镁完全熔化成纯镁熔体；
12、(4)将烘干的纯铜和纯钕快速加入到纯镁熔体中，每隔10分钟搅拌1次，共搅拌3～5次，熔炼40～60分钟；
13、(5)熔炼结束后，将熔体倒入预先烘干的石墨模具中，即得到mgcund合金锭。
14、所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，整个熔炼制备过程在co2和sf6混合的保护气氛中进行，按体积百分比计，co2：99～99.5％，sf6：0.5～1.0％。
15、所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，镁合金的热处理工艺如下：将按照上述熔炼制备工艺得到的mgcund合金锭放于热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为300～550℃，固溶时间为5～40小时，水冷。
16、所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，镁合金的加工工艺如下：将按照上述热处理工艺得到的mgcund合金放入预热的模具中，预热温度为220～480℃，在250～500℃进行挤压变形，变形量为30～50％。
17、所述的生物可降解医用镁铜钕合金的应用，镁铜钕合金应用于骨科、齿科或外科领域中的植入或介入医疗器械产品。
18、本发明的设计思想是：
19、在生物可降解医用镁铜钕合金中，主元素镁(mg)是人体中必须的常量营养元素，可维护骨骼的生长及调节神经肌肉的兴奋性，能维护胃肠道和激素的功能，同时具有一定的抗肿瘤能力；铜(cu)也是人体中的一种微量营养元素，对维持人体正常造血功能、促进结缔组织生成及维持中枢神经系统健康等有重要作用，尤其是cu具有强烈的抗菌作用；钕(nd)是一种稀土元素，适量添加可提高镁合金的力学性能和耐蚀性能，且含量在一定的安全范围内时对人体无害。本发明通过特定的镁合金熔炼制备、镁合金热处理和镁合金加工获得镁铜钕合金，该合金在人体体液或血液环境中可降解吸收，具有抗菌、促成骨、抗肿瘤等多重生物功能，可应用于骨科、齿科、外科等领域中的多种植/介入医疗器械产品。
20、本发明的优点及有益效果是：
21、1、纯镁的抗菌作用来源于降解过程中产生的局部高碱性环境，然而体液缓冲作用会中和ph值的升高，因此纯镁在体内的抗菌性能有待提升。mgcund合金中，cu的引入可提高纯镁的降解速率，一方面改善了因体液缓冲作用对ph值的中和作用而导致的抗菌能力下降问题，另一方溶出的cu离子本身具有强烈的抗菌特性。因此，mgcund合金的降解和cu离子的持续释放会起到双重杀菌作用。
22、2、在mgcu合金中，cu的电极电位大大高于基体镁，由此引起的电偶腐蚀会加速合金的降解，进而引起局部碱性过高，虽然增强了抗菌、抗肿瘤作用，但对正常细胞也会起到不利影响，而且降解速率过高也不利于合金的临床应用。而在本发明的mgcund合金中，nd的添加会提高合金的耐蚀性能，因而可降低合金的降解速率，因此在发挥合金抗菌、抗肿瘤作用的同时，可降低由于碱性过高对正常细胞产生的不利影响，也会更利于临床应用。
23、3、在本发明的mgcund合金中，nd添加到镁基体中能降低镁的基面稳态层错能，可对基面起到钉扎作用，从而起到明显强化效果。同时，nd在镁中超过固溶度极限后，析出的纳米尺度mg12nd相的惯习面垂直于基面方向，能够更有效地阻碍位错运动，因而起到更佳的强化效果。
1.一种生物可降解医用镁铜钕合金，其特征在于，镁铜钕合金中，各组分及其重量百分比为：0.05％＜cu≤2.00％，0.5％＜nd≤2.0％，其余为mg。
2.按照权利要求1所述的生物可降解医用镁铜钕合金，其特征在于，较佳的cu含量范围为：0.1～0.5％。
3.按照权利要求1所述的生物可降解医用镁铜钕合金，其特征在于，较佳的nd含量范围为：1.0～1.5％。
4.一种权利要求1至3之一所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，其特征在于，包括镁合金的熔炼制备、镁合金的热处理和镁合金的加工成形。
5.按照权利要求4所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，其特征在于，镁合金的熔炼制备工艺如下：
6.按照权利要求5所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，其特征在于，整个熔炼制备过程在co2和sf6混合的保护气氛中进行，按体积百分比计，co2：99～99.5％，sf6：0.5～1.0％。
7.按照权利要求5或6所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，其特征在于，镁合金的热处理工艺如下：将按照上述熔炼制备工艺得到的mgcund合金锭放于热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为300～550℃，固溶时间为5～40小时，水冷。
8.按照权利要求7所述的生物可降解医用镁铜钕合金的制备方法，其特征在于，镁合金的加工工艺如下：将按照上述热处理工艺得到的mgcund合金放入预热的模具中，预热温度为220～480℃，在250～500℃进行挤压变形，变形量为30～50％。
9.一种权利要求1至3之一所述的生物可降解医用镁铜钕合金的应用，其特征在于，镁铜钕合金应用于骨科、齿科或外科领域中的植入或介入医疗器械产品。
