[發明專利]一種生物可降解鎂合金表面改性羥基磷灰石涂層的制備方法

無效

• 申請號: 201310420659.8
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103446627A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 陸偉;黃平
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: A61L27/32
• 分類號: A61L27/32;A61L31/08;C23C22/22;C23C22/82
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及一種生物可降解鎂合金表面改性羥基磷灰石涂層的制備方法。

背景技術

目前應用于臨床的生物金屬材料主要包括不銹鋼、鈷鉻合金及鈦合金等，這些金屬材料具有很好的耐蝕性能，但也存在幾種潛在的問題，如生物相容性較差，在植入體內后容易因摩擦及輕微的降解而產生對生理環境有害的有毒離子，并且由于這些金屬材料普遍的力學性能較好，因而在組織修復過程中會產生應力遮擋效應，此外其不可降解性，導致需通過二次手術取出，從而增加患者的痛苦及醫療費用負擔。為了解決以上問題，一個重要的手段便是開發具有良好生物相容性的可降解醫用材料。這其中，高分子材料因為具有可降解性而被廣泛研究，如PLA及PGA等。但高分子材料的缺點在于其較低的機械性能，使其醫用范圍受到限制。

近年來，醫用鎂及鎂合金材料的研究逐漸成為生物材料領域的研究熱點，作為可降解生物材料的典型代表，鎂及鎂合金材料被稱為是“革命性的金屬材料”，其研究在國際以及國內引起了廣泛關注。與現有已經進入臨床使用的醫用材料相比，鎂合金具有以下優勢：鎂合金作為醫用植入材料，與現有已經應用于臨床的金屬材料相比，具有以下的優勢：(1)鎂與人體有良好的生物相容性。鎂離子幾乎參與人體內所有新陳代謝過程，在適當的代謝條件下不會對人體產生不良影響；(2)鎂可以在人體內獲得降解。鎂具有很低的標準電極電位，在人體體液中降解成為鎂離子，可被周圍肌體組織吸收；(3)鎂是骨生長的必需元素。鎂離子可促進鈣的沉積，促進骨細胞的形成，加速骨的愈合等。有研究表明，鎂對骨細胞的生長無抑制作用,?也無細胞溶解。(4)鎂合金具有合適的機械性能，可避免應力遮擋效應。鎂合金的密度與人骨吻合，是理想的接骨板。(5)鎂合金成型性好，資源豐富，價格低。可以通過精密鑄造、擠壓、沖壓、機械加工等多種方式獲得需要的各種形狀的鎂合金產品。因此，鎂合金可以作為有效的醫用植入材料獲得使用。

雖然鎂及其合金作為植入材料已經有近兩個世紀的研究歷史，但是實現商業化植入材料從而得到廣泛的應用，鎂及鎂合金還始終不能達到要求。但是鎂及鎂合金因其具有的良好生物相容性及可降解性能，依然受到許多研究學者的青睞，在生物醫用材料領域具有很大的應用潛力。當前鎂及鎂合金的臨床應用所面臨的問題也主要是體現在這兩個方面，一是醫學方面對鎂及鎂合金的臨床應用性能沒有系統的評價標準及體系，二是材料學方面，鎂及鎂合金面臨在植入體內后出現降解過快的問題，從而導致材料的過早失效。因此如何提高鎂及鎂合金的體內耐蝕性能及生物相容性，使其更好的適用于臨床應用，是醫用鎂合金材料研究上需要解決的關鍵科學與技術問題。

表面盡管很多人看好鎂合金作為生物材料的應用前景，但是研究人員在研究過程中發現鎂合金作為生物材料存在腐蝕速度過快的問題。作為醫用植入材料，不僅要具備一定的降解性，而且在服役期內要保持機械完整性。雖然我們希望生物材料可降解，但是更需要在服役期間具備必要的強度。因此，如何提高鎂及鎂合金的耐蝕性能成為了鎂合金材料作為醫用植入材料的研究關鍵。

目前提高鎂合金耐蝕性能的方法主要有以下幾種：（1）開發高純鎂合金。通過選用高純凈的原料，控制熔煉中帶入雜質元素的含量在允許范圍，凈化熔煉工藝來提高鎂合金的耐腐蝕性能，并控制鎂金屬在體內的降解速率。（2）改善鎂合金的成分及微觀結構。由于鎂合金較為活潑，故析出的第二相多為陰極相。在鎂合金中添加能夠細化組織的合金元素后，第二相得到細化，因此鎂合金基體上的陰極相變得細小彌散，從而降低了局部腐蝕傾向。通過添加適量的合金元素可以提高鎂合金的耐蝕性能，另外有一些合金元素能夠起到鈍化作用；（3）鎂合金表面處理。表面處理能改善鎂合金植入物的耐腐蝕性、生物相容性和生物活性。目前關于鎂合金表面處理的研究很多，應用較為廣泛的方法主要有化學轉化處理、陽極氧化和微弧氧化、激光表面改性、有機涂層、金屬鍍層等。（4）熱處理。熱處理能夠提高合金基體的固溶度，使合金基體中的第二相溶入或者以彌散的第二相析出，降低第二相對合金腐蝕的負面影響，從而提高鎂合金的耐蝕能力。（5）其他技術。如快速凝固，開發鎂基復合材料等。

發明內容

本發明的目的是提供一種生物可降解鎂合金表面改性羥基磷灰石涂層的方法，使鎂合金/鈣磷涂層復合材料具有更好的耐腐蝕性和生物相容性。

本發明提出的生物可降解鎂合金表面改性羥基磷灰石涂層的方法，具體步驟如下：

(1)基體的預處理：將鎂合金用線切割機切割成大小適中的試樣，依次用800#、2000#氧化鋁耐水砂紙打磨以去除鎂合金表面氧化層，依次用去離子水和無水乙醇超聲清洗5~30min，并于室溫下干燥，備用；