[發(fā)明專利]一種醫(yī)用金屬材料的表面改性方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610826868.6
• 申請(qǐng)日: 2016-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107841778B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宣勇;邱家軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): C25D13/02
• 分類號(hào): C25D13/02;C25D13/20
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

本發(fā)明涉及一種醫(yī)用金屬材料的表面改性方法，包括：醫(yī)用金屬材料的預(yù)處理；將硝酸鋅、醋酸鋅和氧化石墨烯按照一定比例加入到溶劑中均勻混合，得到電泳沉積電解液，其中硝酸鋅與醋酸鋅質(zhì)量比為1:1；以石墨為陽(yáng)極、預(yù)處理后的醫(yī)用金屬材料為陰極，置于電泳沉積電解液中，選用20V～120V的恒定電壓，電泳沉積時(shí)間為20～60秒，在醫(yī)用金屬材料表面獲得氧化石墨烯改性層。本發(fā)明在醫(yī)用金屬材料表面獲得氧化石墨烯改性層時(shí)所用沉積時(shí)間短（20～60秒），提高了氧化石墨烯與鎂合金基體的結(jié)合強(qiáng)度和耐腐蝕性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)用金屬材料的表面改性方法，具體地，是一種采用電泳沉積技術(shù)對(duì)醫(yī)用金屬材料進(jìn)行表面改性的方法，屬于金屬材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

醫(yī)用金屬材料具有良好的機(jī)械性能和可加工性，在骨科和整形外科臨床上應(yīng)用廣泛。然而，醫(yī)用金屬材料因服役環(huán)境的特殊性也相應(yīng)的暴露出相關(guān)性能的不足。如醫(yī)用鈦及鈦合金和醫(yī)用不銹鋼都是生物惰性材料，與人體骨組織結(jié)合不牢，成骨能力不足；同時(shí)因缺乏抗菌性，植入人體易發(fā)生感染(Biomaterials 2014,35,9114-9125)。此外，醫(yī)用不銹鋼耐腐蝕性能不佳，體液環(huán)境中易發(fā)生腐蝕，降低其長(zhǎng)期穩(wěn)定性。相比較，醫(yī)用鎂合金的耐腐蝕性能更差，快速腐蝕釋放出大量的鎂離子，易在植入體周圍組織富集而引起炎癥的發(fā)生。因此，采用合適的表面改性技術(shù)，提高醫(yī)用金屬材料的耐腐蝕性能、抗菌性能和成骨能力已成為近些年的研究熱點(diǎn)。

石墨烯及其衍生物氧化石墨烯和還原氧化石墨烯，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，在化學(xué)、物理和材料學(xué)界引起了廣泛的研究興趣。研究表明，氧化石墨烯和還原氧化石墨烯對(duì)細(xì)菌有著很強(qiáng)的毒副作用，能夠有效的抑制和殺死大腸桿菌和金黃色葡萄球菌(ACSnano 2010,4,5731-5736)，表現(xiàn)出良好的抗菌性能；同時(shí)也能夠促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化，具有良好的細(xì)胞相容性(ACS nano 2011,5,4670-4678)。此外，石墨烯作為防腐涂層也得到了大量的研究和應(yīng)用。已有文獻(xiàn)(魏東華.AZ31鎂合金表面電泳沉積氧化石墨烯及其復(fù)合膜層的研究[D].遼寧工業(yè)大學(xué),2016.)報(bào)道采用電泳沉積方法，在可降解醫(yī)用AZ31鎂合金表面制備氧化石墨烯膜層。但是高的沉積電壓、較長(zhǎng)的沉積時(shí)間以及大的氧化石墨烯溶度，使得氧化石墨烯在樣品表面表現(xiàn)為垂直的片狀，存在大量空隙，使得氧化石墨烯與鎂合金基體的結(jié)合不牢、耐腐蝕性能不佳等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)用金屬材料的表面改性方法。

為此，本發(fā)明提供了一種醫(yī)用金屬材料的表面改性方法，包括：

醫(yī)用金屬材料的預(yù)處理；

將硝酸鋅、醋酸鋅和氧化石墨烯按照一定比例加入到溶劑中均勻混合，得到電泳沉積電解液，其中硝酸鋅與醋酸鋅質(zhì)量比為1:1；

以石墨為陽(yáng)極、預(yù)處理后的醫(yī)用金屬材料為陰極，置于電泳沉積電解液中，選用20V～120V的恒定電壓，電泳沉積時(shí)間為20～60秒，在醫(yī)用金屬材料表面獲得氧化石墨烯改性層。

本發(fā)明在醫(yī)用金屬材料表面獲得氧化石墨烯改性層時(shí)所用沉積時(shí)間短(20～60秒)，提高了氧化石墨烯與鎂合金基體的結(jié)合強(qiáng)度和耐腐蝕性能。另外。本發(fā)明將硝酸鋅和醋酸鋅的質(zhì)量比1:1加入到氧化石墨烯溶液中時(shí)能夠得到穩(wěn)定的氧化石墨烯電解液，氧化石墨烯可以吸附電介質(zhì)中正電荷Zn²⁺使得氧化石墨烯帶正電一起沉積向陰極，實(shí)現(xiàn)陰極電泳沉積。而且Zn²⁺具有良好的抗菌性能和生物相容性，Zn²⁺的引入以及它的緩慢釋放還可以提高材料表面的抗菌效果和生物學(xué)效應(yīng)。

較佳地，所述預(yù)處理為將醫(yī)用金屬材料放入硝酸和氫氟酸的混合溶液中活化處理5～10分鐘后清洗并干燥。

較佳地，所述溶劑為無(wú)水乙醇、異丙醇和去離子水中的至少一種。