[發明專利]鎂合金表面鍵合羧甲基殼聚糖生物活性分子的方法

有效

• 申請號: 201310647164.9
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103657996A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 陳亞芍;易金紅;黃林林
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B05D7/14
• 分類號: B05D7/14;B05D7/24;C25D9/12
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

技術領域

本發明屬于鎂合金表面改性技術領域，具體涉及一種以聚多巴胺薄膜為媒介層，將陰極液相等離子體技術與化學改性技術相結合，在鎂合金表面鍵合羧甲基殼聚糖生物活性分子的方法。

背景技術

作為一種新型的生物醫用材料，鎂合金因具有優良的機械特性、良好的生物相容性以及獨特生物可降解性而被廣泛關注。鎂合金密度低，比強度、比剛度高，彈性模量、壓縮強度與天然骨接近，而且鎂是人體新陳代謝所必須的元素，對骨組織的生長具有促進作用。因此，鎂合金在骨科及心血管系統修復方面具有巨大應用潛力。但是，鎂合金的耐腐蝕性差，在人體內的降解速度與組織愈合速度不匹配，直接影響植入的成功率，進而限制了鎂合金在臨床中的應用。

對鎂合金進行表面改性，可以有效提高其耐腐蝕性且不影響其機械性能。目前，鎂合金表面改性的方法有很多，但單一的改性方法往往不能滿足醫學應用的要求。例如，通過堿處理、微弧氧化、陰極液相等離子體沉積等技術，可以有效地提高鎂合金的耐腐蝕性，但形成的多是粗糙、多孔、有裂痕的表面，且不具有生物活性。比較而言，有機聚合物涂層相對平整緊湊的表面結構可以為鎂合金提供更好地腐蝕防護作用，而且有利于鎂合金的表面功能化。但目前為止，聚合物涂層的制備方法主要集中于物理改性方法，通過分子直接沉積或粘附在鎂合金表面形成有機涂層，形成的涂層與基材的相互作用力弱，容易脫落，達不到長時間保護的效果。

多巴胺是貽貝類海洋生物足絲分泌的黏液的重要組成部分，在堿性水溶液中（pH值為8.5）容易發生自發的沉積聚合，對無機和有機材料具有普遍的強黏附作用。通過簡單的浸涂方式可以在基材表面形成聚多巴胺薄膜，為材料表面的多功能化提供良好的平臺，已廣泛用于金屬、金屬氧化物、聚合物材料的表面改性。但由于鎂合金的性質活潑，在水溶液中易腐蝕，因此利用多巴胺對鎂合金的改性研究尚未報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有鎂合金處理方法處理后的涂層表面粗糙多孔、有裂痕、易脫落的缺點，提供一種以聚多巴胺薄膜為媒介層，將陰極液相等離子體技術與化學改性技術相結合，在鎂合金表面鍵合羧甲基殼聚糖生物活性分子的方法，該方法處理后可提高鎂合金的耐腐蝕性和生物相容性。

解決上述技術問題所采用的技術方案由下述步驟組成：

1、陰極液相等離子體處理

以0.05～0.12mol/L?NaCl的水-乙醇溶液為電解液，其中去離子水與無水乙醇的體積比為1:2～5，采用直流脈沖電源，放電電壓為350～500V、頻率為100～150Hz、占空比為25%～35%、陰陽極間距為3～5cm，對鎂合金進行陰極液相等離子體沉積，放電處理時間為10～20分鐘，在鎂合金表面形成MgO耐腐蝕涂層。

2、沉積聚多巴胺薄膜層

用0.1mol/L?NaOH水溶液調節質量-體積濃度為1～3mg/mL鹽酸多巴胺的乙醇溶液的pH值至7～10，將步驟1處理后的鎂合金在該溶液中浸泡12～36小時，得到表面沉積聚多巴胺薄膜層的鎂合金。

3、表面鍵合羧甲基殼聚糖

在冰浴條件下，將質量分數為1%～5%的羧甲基殼聚糖水溶液與含0.1mol/L?1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和0.05mol/L?N-羥基琥珀酰亞胺的N,N′-二甲基甲酰胺溶液按體積比為1:1～3混合，攪拌2～3小時，將步驟2沉積聚多巴胺薄膜層的鎂合金浸入所得混合液中，振蕩反應4～10小時，得到表面鍵合羧甲基殼聚糖生物活性分子的鎂合金。

上述的陰極液相等離子體處理步驟1的最佳條件為：以0.08mol/L?NaCl的水-乙醇溶液為電解液，其中去離子水與無水乙醇的體積比為1:4，采用直流脈沖電源，放電電壓為400V、頻率為100Hz、占空比為30%、陰陽極間距為4cm，對鎂合金進行陰極液相等離子體沉積，放電處理時間為15分鐘，在鎂合金表面形成MgO耐腐蝕涂層。

上述的沉積聚多巴胺薄膜層步驟2的最佳條件為：用0.1mol/L的NaOH水溶液調節質量-體積濃度為2mg/mL的鹽酸多巴胺乙醇溶液的pH值至8.5，將步驟1處理后的鎂合金在該溶液中浸泡24小時，得到表面沉積聚多巴胺薄膜層的鎂合金。