本发明涉及一种医用钛锌合金及其制备方法和应用，主要应用于骨创伤外科、修复重建外科、整形美容科，属于医用生物材料。
背景技术：
1、纯钛作为内固定接骨板和螺钉应用于骨科，其具有高抗腐蚀性能、良好的生物相容性和较高的安全性，很少引起组织不良反应。但是钛的延展性和抗疲劳性较差，弹性模量高于自然骨组织，容易产生应力屏蔽，导致骨植入物脱落。另外它是一种生物惰性材料，缺乏骨组织诱导性。目前采用多孔结构可改善纯钛较高的弹性模量，从而与骨组织相匹配。另外多孔结构有利于周围新生骨的长入，可以增加植入体与骨组织的结合强度。但是多孔结构也降低了金属材料的力学性能，使之无法承受较大的载荷，应用受到一定限制。
2、锌作为人体必需的微量元素，对于机体的生长发育和免疫系统、神经系统、代谢系统都有着重要的作用。由于锌具有良好的可降解性，生物相容性优异，再加上其具有抗菌及促成骨的作用，使它成为潜在的骨植入物。但是纯锌单独作为可吸收骨植入物，其力学性能较差，抗压强度小于20mpa，延伸率仅为0.2％，远远达不到临床的需求。因此，针对上述问题，亟需开发一种性能优异的医用钛锌合金。
技术实现思路
1、本发明的目的：
2、为克服传统骨植入材料的不足，提供一种医用钛锌合金及其制备方法和应用，解决钛高弹性模量和生物惰性，以及锌的机械强度不足等问题，促进或引导骨组织的愈合。
3、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
4、一种医用钛锌合金，其特征在于：包括多孔纯钛支架和纯锌粉，所述多孔纯钛支架内部为三维互通结构；所述纯锌粉通过金属熔渗的方式填充入多孔纯钛支架的空隙中，形成的钛锌合金材料。
5、一种医用钛锌合金的制备方法，其包括以下步骤：
6、s1：将纯钛粉末采用选区激光熔化技术制成多孔纯钛支架；
7、s2：将s1中的多孔纯钛支架放入用氢氟酸、硝酸和蒸馏水的混合溶液中，用超声振荡机处理30秒，去除表面未熔合的钛粉，然后用无水乙醇清洗；
8、s3：将多孔纯钛支架置于坩埚中，纯锌块置于其上方，通过金属熔融渗入的方法通入高纯度流通氩气，升温到650-700℃，保持1-1.5小时，然后随炉冷却至室温；
9、s4：脱模后得到钛锌合金坯料，沿多孔纯钛支架的外边界，将合金切割成形。
10、作为上述方案的进一步描述，所述步骤s1中，所述医用纯钛粉末为气雾化纯钛粉，其形状为近球形，直径15-53μm；所述激光熔化中铺粉层厚设置为30μm，功率设置为80w，激光光斑直径设置为50μm，扫描速度设置为600mm/s。
11、作为上述方案的进一步描述，所述步骤s1中，所述多孔纯钛支架内部晶胞为菱形十二面体，每个单位中棱柱的直径和长度分别设置为300μm和900μm；多孔纯钛支架的孔径大小设定为500-1500μm，孔隙率在30％-80％。
12、作为上述方案的进一步描述，所述步骤s2中，所述氢氟酸、硝酸和蒸馏水混合水溶液配制的比例为1:4:5，将多孔纯钛支架放入氢氟酸、硝酸和蒸馏水混合水溶液并用超声振荡机处理30秒。
13、作为上述方案的进一步描述，所述步骤s3中，所述金属熔溶渗入的步骤为：将多孔纯钛支架置于坩埚内，支架除上方外，用石墨纸隔离；在支架上方放置纯锌块并用石墨纸盖住；将坩埚放在刚石板上，调整至水平状态，向炉内推至合适位置。封闭炉门，检测气密性。抽真空15分钟，泵入氩气，待气压表至0时关闭进气阀，反复3次；调整锅炉参数：起始温度为50℃，升温至650～750℃，升温时间2小时，保温时间1-1.5小时，后降温到50℃。
14、作为上述方案的进一步描述，所述步骤s4中所述的钛锌合金坯料按照纯钛多孔支架的外形切割成形；用800、1000、1500和2000砂纸依次打磨，然后用无水乙醇超声震荡清洗，吹干后备用。
15、一种上述的医用钛锌合金的应用，所述医用钛锌合金应用于骨科临床的骨缺损修复、骨重建或骨替代。
16、优点及效果
17、1、本发明通过3d打印纯钛的多孔支架，减少应力屏蔽，保证植入体的力学性能满足承载要求；同时，利用纯锌金属生物活性特点，使得所设计骨内固定器件在生物体内促进成骨性能。
18、2、本发明利用纯钛多孔支架的孔径可调，可进一步优化钛和锌的质量比，来满足不同医用材料的力学性能。另外在植入过程中可以使骨的生长速度和锌的降解速度更好匹配。
19、3、本发明植入后随着材料中含锌的相在体内环境下不断降解，逐步诱导新生骨的形成并长入多孔结构中，最终形成钛―骨的互锁结构，从而增加骨组织与植入体之间的结合强度。植入体不断恢复多孔结构，也有利于骨传导。
20、4、安全、实用性好。锌在人体的多种生化功能中发挥着重要作用，包括细胞分裂、细胞生长、伤口愈合和碳水化合物的分解。医用钛锌合金在体内生理环境下释放出人体所需的锌离子。合金所释放的锌离子浓度均在生物医用的要求范围之内。因此，采用本发明的医用钛锌合金医疗器械是安全的，具有很大的优势和应用前景。
21、5、本发明的制备成本较低且可满足大多数骨充填、骨修复和骨移植应用的要求。
1.一种医用钛锌合金，其特征在于：包括多孔纯钛支架和纯锌块，所述多孔纯钛支架内部为三维互通结构；所述纯锌块通过金属熔渗的方式填充入多孔纯钛支架的空隙中，形成的钛锌合金材料。
2.一种医用钛锌合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的医用钛锌合金的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的医用纯钛粉末为气雾化纯钛粉，其形状为近球形，直径15-53μm；所述激光熔化中铺粉层厚设置为30μm，功率设置为80w，激光光斑直径设置为 50μm，扫描速度设置为600mm/s。
4.根据权利要求2所述的医用钛锌合金的制备方法，其特征在于，所述步聚s1中的多孔纯钛支架内部晶胞为菱形十二面体，每个单位中棱柱直径为300-600μm；其中棱柱长度为500-900μm；多孔纯钛支架的孔径大小为500-1500um，多孔纯钛支架的孔隙率控制在30%-80%范围内。
5.根据权利要求2所述的医用钛锌合金的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述氢氟酸、硝酸和蒸馏水混合水溶液配制的比例为1:4:5，将多孔纯钛支架放入氢氟酸、硝酸和蒸馏水混合水溶液并用超声振荡机处理30秒。
6.根据权利要求2所述的医用钛锌合金的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中金属熔溶渗入的步骤为：将多孔纯钛支架置于坩埚内，支架除上方外，用石墨纸隔离；在支架上方放置纯锌块并用石墨纸盖住；将坩埚放在刚石板上，调整至水平状态，向炉内推至合适位置。封闭炉门，检测气密性。抽真空15分钟，泵入氩气，待气压表至0时关闭进气阀，反复3次；调整锅炉参数：起始温度为50℃，升温至650～750℃，升温时间2小时，保温时间1-1.5小时，后降温到50℃。
7.根据权利要求2所述的医用钛锌合金的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中的钛锌合金坯料按照纯钛多孔支架的外形切割，用800、1000、1500和2000砂纸依次打磨，然后用无水乙醇超声震荡清洗，吹干后备用。
8.一种如权利要求1所述的医用钛锌合金的应用，其特征在于，所述医用钛锌合金应用于骨科临床的骨缺损修复、骨重建或骨替代。
