一种Zn-Li系锌合金及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种Zn‑Li系锌合金及其制备方法与应用。本发明Zn‑Li系锌合金包括Zn和Li；以重量百分比计，所述锌合金中Li的质量百分含量为0～30％，但不包括0。其制备方法，包括如下步骤：(1)将所述Zn和所述Li混合，得到混合物；(2)将所述混合物按照下述a)或b)步骤进行处理，然后冷却，即得到所述锌合金；a)在CO2和SF6气氛保护下，将所述混合物进行熔炼或烧结；b)在真空气氛保护下，将氢气溶于所述混合物进行所述熔炼。本发明制备的锌合金力学性能优异，能够在体内提供长期有效的支撑力，具有优异的细胞相容性、血液相容性和组织、器官相容性，能用于生物医用植入材料的制备。

权利要求

1.一种Zn-Li系锌合金，其特征在于：所述锌合金由Zn和Li组成；

以重量百分比计，所述锌合金中Li的质量百分含量为0.1% 1%；

~

所述锌合金的表面还涂覆有涂层；

所述涂层的厚度为0.01 5mm；

~

所述涂层为可降解高分子涂层、陶瓷涂层、化学转化膜层、微弧氧化膜层和药物涂层中的至少一种；

所述可降解高分子涂层的制备材料为下述1）和2）中至少一种：1）聚己酸内酯、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚氰基丙烯酸酯、聚酸酐、聚膦腈、聚对二氧杂环己烷酮、聚-羟基丁酸酯和聚羟基戊酸酯中的至少一种；2）聚乳酸、聚己酸内酯、聚羟基乙酸、聚氰基丙烯酸酯和聚对二氧杂环己烷酮中的至少两种组成的共聚物；所述可降解高分子涂层的制备材料的分子量为

5000 100000；

~

所述陶瓷涂层的制备材料为羟基磷灰石、磷酸三钙、磷酸氧四钙、磷酸氢钙、无水磷酸氢钙、磷酸八钙、氟磷灰石、氢氧化镁和磷化锶中的至少一种；

所述化学转化膜层为氟化膜层和/或磷酸盐膜层；所述氟化膜层的制备材料为氢氟酸、氟化钠、氟化钾和氟化铵中的至少一种；所述磷酸盐膜层的制备材料为磷酸二氢盐；

所述微弧氧化膜层的制备材料为氢氧化钠和/或氢氧化钾电解液中添加至少一种下述成分：磷酸盐、硅酸盐、偏铝酸盐、氟化物、锆酸盐和高锰酸盐；

所述药物涂层为抗凝血药物、雷帕霉素及其衍生物涂层、紫杉醇涂层、放线菌素D、内皮细胞生长因子、依维莫司涂层、西罗莫司涂层、丝裂霉素涂层和抗菌涂层中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的锌合金，其特征在于：所述抗凝血药物为肝素、水蛭素以及GPⅡb/Ⅲa受体拮抗剂。

3.根据权利要求1所述的锌合金，其特征在于：所述聚乳酸为L-聚乳酸。

4.权利要求1-3中任一项所述的锌合金的制备方法，包括如下步骤：（1）将所述Zn和所述Li混合，得到混合物；

（2）将所述混合物按照下述a）或b）步骤进行处理，然后冷却，即得到所述锌合金；

a）在CO2和SF6气氛保护下，将所述混合物进行熔炼或烧结；

b）在真空气氛保护下，将氢气溶于所述混合物进行所述熔炼；

所述方法中，步骤（2）中所述冷却后还包括涂覆所述可降解高分子涂层、所述陶瓷涂层、所述化学转化膜层、所述微弧氧化膜层或所述药物涂层的步骤。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述熔炼的温度为600 850℃；

~

所述烧结采用元素粉末混合烧结法、预合金粉烧结法或自蔓延高温合成法。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述方法还包括将所述锌合金进行机械加工的步骤；

所述机械加工为轧制、锻造、快速凝固和挤压中至少一种。

7.权利要求1-3中任一项所述锌合金在制备可体液降解医用植入体中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述可体液降解医用植入体为可降解血管支架、可降解骨科用植入物、可降解口腔科材料和可降解缝合材料中的至少一种。

说明书

一种Zn-Li系锌合金及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种Zn-Li系锌合金及其制备方法与应用，属于医用金属材料制备及技术领域。

背景技术

[0002] 目前用于临床的生物医用材料主要有生物医用金属材料、无机材料、高分子材料、复合材料及仿生材料等。生物医用金属材料是用做生物医用材料的金属或合金，这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能，是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛，遍及硬组织、软组织、人工器官和外壳辅助器材等各个方面。除了要求这类材料具有良好的力学性能及相关的物理性能外，优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变，前者可能导致毒副作用，后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有纯金属(钛、钽、铌、锆等)，以及不锈钢、钴基合金和钛基合金等。这些材料在人体内不可降解，为永久性植入，当植入体在人体内的服役期满后，必须通过二次手术取出，从而给患者带来不必要的生理痛苦及经济负担。

[0003] 可降解金属是本世纪初开始迅速发展的以镁合金和铁为代表的新一类医用金属材料，这类新型医用金属材料摒弃了人们通常将金属植入物作为生物惰性材料使用的传统思想，而巧妙地利用镁和铁在人体环境(含氯离子)中容易发生腐蚀(降解)的特性，期待能以可控方式实现金属植入物在体内的修复功能，并最终在人体组织完成重建/功能修复之后完全降解为对人体无害的金属离子和其他产物。鉴于铁基合金在人体内降解过慢，且降解产物会对人体产生一定的毒副作用，近年来的研究医用可降解金属的研究热点主要在医用可降解镁合金上，如AZ31、WE43、Mg-Ca等，尽管镁合金作为生物材料有着诱人的应用前景，然而研究发现镁合金存在腐蚀速度过快，在组织器官没有充分愈合之前，植入物便很快会丧失它的机械完整性，因而有必要开发新型可降解合金已满足临床需求。

[0004] 锌是人体内最丰富的微量营养元素之一，人体内85％的锌存在于肌肉和骨骼，11％存在于皮肤和肝脏，剩余的锌存在于组织各处。人体内血清和尿液中正常锌含量(24h)分别是800±200μg/dL和109-130μg/dL。在多细胞组织中，几乎所有的锌存在于细胞内，
30％-40％存在于细胞核，50％存在于细胞质，细胞器和囊泡中，剩余的存在于细胞膜中。对于人体来说，每日的锌摄入量约为15mg/d。锌对于众多大分子的结构和超过300多种酶促反应起到关键的作用。许多蛋白质的亚结构与DNA或者其他蛋白质反应时需依附于锌指结构提供的支架平台来进行。锌离子在体内主要以与蛋白质和核酸的复合物形式存在并参与各种中间代谢，传播以及基因信息的表达，储存和合成，同时，还起到稳定染色质和生物膜结构的作用。在骨环境中，成骨细胞内的锌离子通过激活tRNA合成酶和刺激基因表达来促进蛋白质的合成，同时也增加细胞内DNA数量，从而促进成骨细胞新骨生成和矿化。同时，锌离子通过调控钙离子信号通路，促进破骨细胞的的凋亡。锌离子通过促成骨和抑制骨吸收最终使骨质量增加，与其他微量元素相比，锌离子在骨的新陈代谢中的毒性最小。在心血管环境中，通过补充锌离子能够保护心肌细胞不受急性氧化还原应激损伤，同时预防心肌损伤引发的炎症反应。锌离子在血压调控中也起到了至关重要的作用，高血压患者的血清，淋巴细胞和骨的锌含量会降低而心脏，肝，肾等组织中锌含量升高。锌支架的体内实验表明，锌在长期植入中(6.5个月)能够抑制局部的平滑肌细胞增殖从而有效抑制内膜增生。缺锌会引起表皮，肠道，中枢神经，免疫系统，骨骼和生殖系统产生一系列的相关问题。

[0005] 锂也是生命必须的微量元素，美国环保机构在1985年提出对于一个70kg的成年人每天的锂摄入量约为650-3100μg。人体约66％-90％的锂摄入量来自于蔬菜和谷物，剩余的锂来自于动物性食物。人体通过小肠的钠离子通道吸收含锂的可溶盐，由肾脏排出，被吸收的锂离子均匀分布在体液中，细胞内与细胞外锂离子含量差异不大。锂离子在小脑分布最多，其次是大脑和肾脏。血清中锂含量与锂离子的摄入量成正比，摄入385-1540μg/day的成年人血清锂含量约为7-28μg/L。在相同的锂摄入量情况下，身高和体重与锂摄入量成反比。缺锂离子一般表现为温和的行为上的异常而非精神异常，缺锂离子可能和肾脏疾病也存在关系。低浓度锂剂适宜于预防治疗，能够有效预防抑郁性精神病。补充适量的锂离子可以提高单胺氧化酶(MAO)活性，刺激维他命向脑细胞运输，能够使人心情舒畅，起到抗抑郁作用。
由于锂的原子半径小，可以从生物膜和酶的反应位点置换钠、钾、镁、钙等离子，也可以和铝、锰、钒反应。

[0006] 目前国内外还没有文献和专利报道Zn-Li系合金的合成及性能，并提出将Zn-Li系合金用作可降解生物医用材料使用。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种Zn-Li系锌合金及其制备方法与应用，本发明制备的锌合金力学性能优异，能够在体内提供长期有效的支撑力，具有优异的细胞相容性、血液相容性和组织、器官相容性，能用于生物医用植入材料的制备。

[0008] 本发明提供的Zn-Li系锌合金，所述锌合金包括Zn和Li；

[0009] 以重量百分比计，所述锌合金中Li的质量百分含量为0～30％，但不包括0。

[0010] 本发明提供的Zn-Li系锌合金具体为下述1)-10)中任一种，以重量百分比：

[0011] 1)由99.9～99％的Zn和0.1％～1％的Li组成；

[0012] 2)由99％的Zn和1％的Li组成；

[0013] 3)由99.2％的Zn和0.8％的Li组成；

[0014] 4)由99.4％的Zn和0.6％的Li组成；

[0015] 5)由99.5％的Zn和0.5％的Li组成；

[0016] 6)由99.65％的Zn和0.35％的Li组成；

[0017] 7)由99.7％的Zn和0.3％的Li组成；

[0018] 8)由99.75％的Zn和0.25％的Li组成；

[0019] 9)由99.8％的Zn和0.2％的Li组成；

[0020] 10)由99.85％的Zn和0.15％的Li组成；

[0021] 11)由99.9％的Zn和0.1％的Li组成。

[0022] 上述的锌合金中，所述锌合金中还包括微量元素，所述微量元素为镁、钙、锶、硅、磷、锰、银、铜、锡、铁和稀土元素中的至少一种；

[0023] 所述锌合金中，所述微量元素的质量百分含量为0～3％，但不包括0。

[0024] 上述的锌合金中，所述锌合金的表面还涂覆有涂层；

[0025] 所述涂层的厚度为0.01～5mm；

[0026] 所述涂层为可降解高分子涂层、陶瓷涂层、化学转化膜层、微弧氧化膜层和药物涂层中的至少一种，具体地，所述可降解高分子涂层的制备材料为下述1)和2)中至少一种：1)聚己酸内酯、聚乳酸、聚羟基乙酸、L-聚乳酸、聚氰基丙烯酸酯、聚酸酐、聚膦腈、聚对二氧杂环己烷酮、聚-羟基丁酸酯和聚羟基戊酸酯中的至少一种；2)聚乳酸、聚己酸内酯、聚羟基乙酸、L-聚乳酸、聚氰基丙烯酸酯和聚对二氧杂环己烷酮中的至少两种组成的共聚物；所述可降解高分子涂层的制备材料的分子量为5000～100000；

[0027] 所述陶瓷涂层的制备材料为羟基磷灰石、磷酸三钙、磷酸氧四钙、磷酸氢钙、无水磷酸氢钙、磷酸八钙、氟磷灰石、氢氧化镁和磷化锶中的至少一种；

[0028] 所述化学转化膜层为氟化膜层和/或磷酸盐膜层，所述氟化膜层的制备材料为氢氟酸、氟化钠、氟化钾和氟化铵中的至少一种；所述磷酸盐膜层的制备材料为磷酸二氢盐；

[0029] 所述微弧氧化膜层的制备材料为氢氧化钠和/或氢氧化钾电解液中添加至少一种下述成分：磷酸盐、硅酸盐、偏铝酸盐、氟化物、锆酸盐和高锰酸盐；

[0030] 所述药物涂层可为抗凝血药物、雷帕霉素及其衍生物涂层、紫杉醇涂层、放线菌素D、内皮细胞生长因子、依维莫司涂层、西罗莫司涂层、丝裂霉素涂层和抗菌涂层中的至少一种，具体地，所述抗凝血药物为肝素、水蛭素以及GPⅡb/Ⅲa受体拮抗剂。

[0031] 本发明还提供了一种上述的锌合金的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述Zn和所述Li混合，得到混合物；

[0032] (2)将所述混合物按照下述a)或b)步骤进行处理，然后冷却，即得到所述锌合金；

[0033] a)在CO2和SF6气氛保护下，将所述混合物进行熔炼或烧结；

[0034] b)在真空气氛保护下，将氢气溶于所述混合物进行所述熔炼。

[0035] 本发明中，所述方法中，所述氢气在其气压为1MPa下注入所述混合物，使熔融金属液体达到饱和，再倒入水冷铜模中使合金液体自上而下冷却；这种条件下制得的所述锌合金的孔隙率20-30％，孔径150-200μm。

[0036] 上述的制备方法中，步骤(1)还包括加入所述微量元素混合的步骤。

[0037] 上述的制备方法中，步骤(2)中所述冷却后还包括涂覆所述可降解高分子涂层、所述陶瓷涂层、所述化学转化膜层、所述微弧氧化膜层或所述药物涂层的步骤。

[0038] 本发明中，涂覆所述可生物降解高分子涂层的方法是将所述锌合金进行酸洗，然后将其在所述生物降解高分子涂层的制备材料溶于三氯乙烷制备的胶体中浸涂10～30分钟后，匀速拉出进行离心处理得到涂覆有可生物降解高分子涂层的锌合金，也可以采用静电纺丝、旋涂等方法制备；

[0039] 涂覆所述陶瓷涂层的方法可为化学沉积法、仿生溶液法、溶胶凝胶法、水热合成法中任一种；

[0040] 所述化学沉积法是在含有一定浓度的钙离子和磷酸根离子的溶液中，通过控制钙/磷比、反应时间、反应温度和pH值使不溶性的CaP盐沉积于锌合金表面。溶液选用Ca(NO3)2、Ca-EDTA和CaCl2等提供钙离子，选用K2HPO4、NaH2PO4和Na3PO4提供磷酸根离子。溶液化学反应温度一般控制在27～90℃之间，时间为：2～24h，pH值为5.9～11.9。所得到涂层厚度一般为几微米到十几微米；

[0041] 所述仿生溶液法是将锌合金浸泡于温度为37℃，pH＝7.4的过饱和钙磷盐溶液，即模拟体液(如SBF、Hank’s的平衡盐溶液)中一定时间，生成活性HA涂层的过程；

[0042] 所述溶胶凝胶法是：将3.94g的Ca(NO3)2·4H2O和0.71g的P2O5分别溶解于10mL的乙醇溶液中。钙的前驱体逐滴滴入磷的前驱体中，得到Ca/P比为1.67的钙磷溶胶悬浮液，将此悬浮液置于封闭烧杯中，在26℃,搅拌速度为400rpm下搅拌5h，然后采用提拉机将锌合金试样垂直浸入悬浮液中一定时间然后在以一定速度提拉出来，根据拟得到膜层的厚度，如此反复提拉数次；接着在室温下放置24h完成时效处理，之后逐渐将试样加热到60℃保持24h，最后在300℃下烧结6h；

[0043] 所述阳极氧化和水热合成结合的方法为将所述锌合金在含有0.01～0.5mol/Lβ-甘油磷酸钠和0.1～2mol/L醋酸钙的电解液中，在200～500V下氧化10～30min，然后将所述锌合金在200～400℃下处理1～4h；

[0044] 涂覆所述化学转化膜中氟化膜层的制备方法是将锌合金浸泡于含氟离子(氢氟酸、氟化钠、氟化钾或氟化铵)的溶液中是基体表面与溶液发生化学反应生成MgF2；磷酸盐膜层的制备方法是将金属浸泡于含有磷酸盐的溶液中，金属与磷酸盐发生化学反应袁威生成低溶解度或不溶性的磷化盐，一般以磷酸二氢盐为化学转化反应的前驱体。

[0045] 涂覆所述微弧氧化膜层的制备方法为将先通过铈酸盐、激光熔融或者化学沉积进行预处理，再将锌合金浸入基本成分为氢氧化钠/氢氧化钾的电解液中，通常采用电流控制模式，可选择直流，交流和脉冲电流。脉冲频率可为10Hz到2000Hz，处理一定时间后进行封孔和后处理，可用聚合物封孔、自组装多层膜、磷酸盐和硅酸盐封孔、溶胶凝胶封孔和层层自组装膜封孔。后处理包括水热处理、高能脉冲电子束处理和退火热处理；

[0046] 涂覆所述药物涂层的方法为物理和化学方法；所述物理方法涂层工艺主要采用浸泡、喷涂方法；所述浸泡方法为将活性药物与控释载体(或单独的活性药物)配制成溶液，具体浓度可因溶液粘度和所需药物剂量不同而不同，然后将所述医用植入体浸泡入溶液中，然后经过必要的后处理过程，如交联、干燥、固化等步骤，制成药物涂层；所述喷涂方法为将活性药物与控释载体(或单独的活性药物)配制成溶液，然后在流速0.01～0.50ml/min，超声功率1～10W，溶液质量浓度1～50wt.％，循环次数10～100次的工艺条件下利用喷涂工具将溶液均匀涂布于所述医用植入体表面，经干燥、固化等后处理步骤之后即制成药物涂层；所述化学方法主要运用电化学原理进行电镀，所述化学方法是利用活性药物和(或)控释载体在由所述医用植入制作的电极上发生电氧化还原反应，使所述医用植入表面形成稳定的由化学键联接的药物涂层。

[0047] 上述的制备方法中，所述熔炼的温度可为600～850℃；

[0048] 所述烧结采用元素粉末混合烧结法、预合金粉烧结法或自蔓延高温合成法。

[0049] 本发明中，所述元素粉末混合烧结法是将所述混合物混合均匀，压制成坯，然后在真空烧结炉中，以2～4℃/min慢速升温至100～200℃后接着以30℃/min快速升温至200～300℃烧结，然后降温，得到成多孔结构的Zn-Li系合金；

[0050] 所述预合金粉烧结法是将所述混合物进行高能球磨，然后压制成型，在250～350℃进行热处理10～20小时，得到多孔结构的Zn-Li系合金；

[0051] 所述自蔓延高温合成法是将所述混合物压制成坯，在惰性气体保护下，压力为1×103～1×105Pa，温度为250～350℃下，然后将Zn-Li系合金坯料点燃进行自蔓延高温合成，得到多孔结构的Zn-Li系合金。

[0052] 上述的制备方法中，所述方法还包括将所述锌合金进行机械加工的步骤；

[0053] 所述机械加工为轧制、锻造、快速凝固和挤压中至少一种。

[0054] 本发明中，所述轧制包括依次进行热轧和精轧，所述热轧可在200～300℃下进行，所述精轧可在150～250℃下进行，所述锌合金轧制后的厚度可为1～2mm；所述热轧具体可在260℃下进行，所述精轧具体可在260℃下进行，所述锌合金轧制后的厚度具体可为1mm；

[0055] 所述锻造包括将所述锌合金在150～200℃的条件下进行保温以及在200～300℃的条件下进行锻造的步骤，所述保温的时间为3～50小时，所述锻造的速率不小于350mm/s；

[0056] 所述快速凝固包括如下步骤：在惰性气氛(氩气)保护下，采用高真空快淬系统制备快速凝固薄带，然后将所述薄带破碎成粉末状，最后在150～350℃的条件下，真空热压1～24h；所述高真空快淬系统的设置如下：加料量2～8g、感应加热功率为3～7kW、喷嘴与辊间距为0.80mm、喷射压力为0.05～0.2MPa、辊轮转速为500～3000r/min及喷嘴狭缝尺寸为1film×8mm×6mm；

[0057] 所述挤压的温度可为150～280℃，具体可为260℃；铸锭挤压前保温时间可为0.5～24h，具体可为2h，挤压比可为10～70，具体可为36，挤压速度为0.1～10mm/s，可为1mm/s。

[0058] 本发明进一步提供了所述锌合金在制备可体液降解医用植入体中的应用。

[0059] 上述的应用中，所述可体液降解医用植入体为可降解血管支架、可降解骨科用植入物、可降解口腔科材料和可降解缝合材料中的至少一种。

[0060] 本发明具有以下优点：

[0061] (1)本发明制备的Zn-Li系合金的机械性能优异，具有强度高，塑性好的特点，能够满足体能承力部位要求。同时又可以在体内吸收、降解，具有“可调控的体内腐蚀降解特性”和“提供有效的力学支撑”的特点。

[0062] (2)本发明Zn-Li系合金用于可降解医用植入体时，在植入体内后可以为受伤部位提供长期有效的医学支撑保护作用(如固定保护骨组织或者支撑狭窄的血管)，又能在机会组织修复的同时，逐渐被体内环境吸收、降解。材料数量和体积逐渐减少，材料的降解产物和释放出的离子能够被机体吸收、代谢，帮助机体恢复并逐渐的排出体外，在机体完全恢复后，材料完全被吸收降解，无需二次取出。

[0063] (3)本发明提供的可体液降解的医用植入体无毒，具备良好的组织相容性和血液相容性。

附图说明

[0064] 图1为本发明实施例1制备的Zn-Li合金铸锭的图片。

[0065] 图2为本发明实施例2制备的Zn-Li合金棒材的图片。

[0066] 图3为本发明实施例2制备的Zn-Li合金棒材的金相图片，其中图3(a)为纯锌的金相图片，图3(b)为Zn：0.1Li的金相图片，图3(c)为Zn：0.4Li的金相图片，图3(d)为Zn：0.8Li的金相图片。

[0067] 图4为本发明实施例2制备的Zn-Li合金的X射线衍射分析。

[0068] 图5为按照测试标准制备的Zn-Li系合金拉伸试样的照片。

[0069] 图6为按照测试标准制备的Zn-Li系合金压缩试样的照片。

[0070] 图7为Zn-Li合金的拉伸力学性能。

[0071] 图8为Zn-Li合金的压缩力学性能。

[0072] 图9为Zn-Li合金的拉伸曲线。

[0073] 图10为Zn-Li合金的压缩曲线。

[0074] 图11为Zn-Li合金在模拟体液中的电化学腐蚀曲线。

[0075] 图12为Zn-Li合金在50％浸提液中对细胞作用不同时间后的细胞相对增殖率。

[0076] 图13为Zn-Li合金在10％浸提液中对细胞作用不同时间后的细胞相对增殖率。

[0077] 图14为Zn-Li合金的溶血率。

具体实施方式

[0078] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0079] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0080] 下述实施例中所用的百分含量，如无特别说明，均为质量百分含量。

[0081] 实施例1、制备铸态Zn-Li系合金

[0082] 以纯Zn(99.99wt.％)、纯Li(99.95wt.％)(购自葫芦岛锌业股份有限公司)作为原料，按不同的质量比(Zn与Li的质量比分别为99：1、99.2：0.8、99.4:0.6、99.5：0.5、99.65:0.35、99.7:0.3、99.75:0.25、99.8:0.2、99.85:0.15、99.9:0.1)混合，在CO2+SF6气氛保护下，800℃熔炼，待原料充分熔解后，保温10min后，循环水快速冷却，制得Zn-Li系合金锭(即本发明Zn-Li系锌合金，如图1所示)，其中，Zn-0.1Li表示Zn与Li的质量比为99.9：0.1，Zn-
0.4Li表示Zn与Li的质量比为99.6：0.4，Zn-0.8Li表示Zn与Li的质量比为99.6：0.8。

[0083] 实施例2、制备挤压态Zn-Li系合金

[0084] 首先按照本发明实施例1中的步骤制备得到铸态的Zn-Li系合金锭，采用挤压的方式制备Zn-Li系合金棒材(即本发明Zn-Li系锌合金，如图2所示)，采用径向挤压，铸锭保温2h，保温温度260℃，挤压温度为260℃，挤压比为36，挤压速度1mm/s制备出直径为10mm的Zn-Li系合金棒材。

[0085] 实施例3、Zn-Li系锌合金显微组织分析

[0086] 将本发明实施例2中的Zn-Li系合金棒材，通过线切割制备φ10x1mm试样，依次经400#、800#、1200#和2000#SiC砂纸系列打磨抛光。在丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗15min后，25℃下干燥。将试样进行X射线衍射分析并用4％硝酸酒精浸蚀试样5～30s后用去离子水清洗，吹干后，在金相显微镜观察。

[0087] 图3是Zn-Li系锌合金的金相图片，从图3中可以看出，经过挤压之后，晶粒细小，第二相均匀分布在基体上，图4是X射线衍射图谱，由图4可以看出，加入Li之后，纯锌晶体结构发生改变，随Li含量增加，出现许多新的衍射峰，说明加入Li对纯锌的结构产生了显著的影响。

[0088] 实施例4、Zn-Li系锌合金力学性能测试

[0089] 将按照本发明实施例1-2的方法制备的Zn-Li系锌合金，分别按照ASTM-E8/E8M-09拉伸测试标准和ASTM-E9压缩标准制备拉伸样品和压缩样品(如图5、6所示)，车光。在丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗15min后，采用万能材料力学试验机在室温下进行拉伸压缩试验，拉伸速度和压缩速度为分别为0.05mm/mm·min和0.005m/m·min。

[0090] Zn-Li系锌合金各试样的室温拉伸和压缩性能如图7，8所示，和纯锌相比，Zn-0.1Li的综合性能优异，屈服强度341MPa，抗拉强度431MPa，延伸率28％，压缩强度788MPa，随锂含量提高，合金的强度进一步提高，但是塑性下降，锂含量达0.8wt.％时，材料显示出脆性特点。经过挤压之后，材料的力学性能得到了明显的提高。

[0091] 图9、10为本发明制备的Zn-Li系锌合金挤压状态下的拉伸和压缩曲线，由该图可知，随合金锂含量的增加，材料的强度显著增大但是延伸率和压缩塑性都明显降低，当锂含量达到0.8wt.％时，材料显示出脆性特征，无法测出拉伸强度。

[0092] 实施例5、Zn-Li合金腐蚀性能测试

[0093] 将本发明实施例2中经挤压的Zn-Li合金，通过线切割制备φ10x1mm Zn-Li合金试样片，依次经400#、800#、1200#和2000#SiC砂纸系列打磨抛光。在丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗15min后，25℃下干燥。之后进行电化学测试，电化学测试是将上述处理好的试样通过Autolab电化学工作站，在Hank’s模拟体液中进行电化学测试。(Hank’s模拟体液NaCl 8.0g,CaCl2 0.14g,KCl 0.4g,NaHCO3 0.35g,葡萄糖1.0g,MgCl2·6H2O 0.1g,Na2HPO4·2H2O 0.06g,KH2PO4 0.06g,MgSO4·7H2O0.06g溶解于1L去离子水中)[0094] 图11是纯锌和Zn-Li合金在Hank’s模拟体液中的阳极极化曲线，从图11中可以看出，在加入Li之后，材料的腐蚀电位负移，腐蚀速度明显加快，通过计算得出纯锌、Zn-0.1Li、Zn-0.8Li的降解速度分别是0.027mm/year、0.038mm/year、0.629mm/year。

[0095] 实施例6、Zn-Li合金的细胞相容性实验

[0096] 按本发明实施例2的方法制备的Zn-Li合金，通过线切割制备φ10x1mm试样片，经400#、800#、1200#和2000#SiC砂纸系列打磨抛光。在丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗15min后，25℃下干燥。通过去离子水对试样进行接触角测试，试样经紫外线消毒灭菌，置于无菌孔板中，按试样表面积与含10％血清和1％双抗(青霉素加链霉素混合溶液)的DMEM细胞培养基按体积之比为1.25cm2/mL的比例加入DMEM细胞培养基，置于37℃、95％相对湿度、5％CO2培养箱中24h，得到Zn-Li合金浸提液原液，将浸提液原液分别稀释为浓度为
50％，10％的稀释浸提液，密封，4℃冰箱保存备用。

[0097] 稀释浸提液与细胞接种培养及结果观察：将HUVEC细胞复苏、传代后，悬浮于DMEM细胞培养基中，接种于96孔培养板上，培养24小时后，阴性对照组加入DMEM细胞培养基，阳性对照组加入含10％DMSO的细胞培养基，实验组加入上述得到的Zn-Li合金稀释浸提液，使最终细胞浓度为2～5×104/mL。置于37℃、5％CO2培养箱中培养，1、2、4天后分别取出培养板，在倒置相差显微镜下观察活细胞的形态并通过CCK8试剂盒进行细胞存活率的测试。

[0098] 图12、13分别是HUVEC细胞在50％、10％Zn-Li合金浸提液中的相对存活率，从图12、13中可以看出在50％浸提液组中，纯锌和Zn-0.1Li合金对细胞有明显毒性作用细胞存活率低于70％。当Li含量为0.8时，材料对细胞无毒性。而10％浸提液组，细胞存活率均超过阴性对照组，具有优异的细胞相容性。在体内环境中，由于体液循环，材料降解所产生的降解产物会被体液所稀释，所以采用稀释浸提液评估细胞相容性更合理。通过细胞实验发现，Zn-Li合金具有良好的生物相容性。

[0099] 实施例7、Zn-Li合金血液相容性测试

[0100] 将本发明实施例2经轧制的Zn-Li合金，通过线切割制备φ10x1mm Zn-Li合金试样片，经400#、800#、1200#和2000#SiC砂纸系列打磨抛光。在丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗15min后，25℃下干燥。采集健康志愿者身上新鲜血液，置于内含3.8wt.％柠檬酸钠作为抗凝剂的抗凝管保存。用0.9％生理盐水按4：5的比例稀释制成稀释血液样本。将试样浸泡在10mL生理盐水，37±0.5℃保温30min，加入0.2mL稀释血液样本，37±0.5℃保温60min。采用10mL生理盐水作为阴性对照组，10mL去离子水作为阳性对照组。经3000rpm离心
5分钟，取上清液用Unic-7200紫外可见分光光度计545nm测量吸光度OD值，设置三组平行样以进行统计学分析。

[0101] 用以下公式计算溶血率：

[0102] 溶血率＝(实验组OD值-阴性组OD值)/(阳性组OD值-阴性组OD值)×100％。

[0103] 实验结果如图14，本发明Zn-Li合金的溶血率均低于1％，远远小于临床使用要求的安全阈值5％，本发明Zn-Li系锌合金表现出良好血液相容性。