[發明專利]一種鎂合金和鈦合金耐蝕抗菌復合涂層的短流程制備方法

有效

• 申請號: 201710710912.1
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107435160B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 李濤;周吉學;吳建華;劉洪濤;唐守秋;王世芳;張琳琳
• 申請（專利權）人: 山東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C25D11/30
• 分類號: C25D11/30;C25D11/26;A61L27/04;A61L27/06;A61L27/32
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明提出一種鎂合金和鈦合金耐蝕抗菌復合涂層的短流程制備方法。該制備方法的核心步驟為將鎂合金或鈦合金置于含有還原性糖、氫氧化二氨合銀和羥基磷灰石的電解液中進行微弧氧化處理。該制備方法可以在鎂合金和鈦合金表面通過微弧氧化技術一步制得含納米銀和羥基磷灰石異質粒子的復合氧化陶瓷層，同時提高鎂合金和鈦合金的耐蝕性、抗菌性和生物相容性。本發明的優點在于，銀和羥基磷灰石異質粒子在復合涂層中分散相對均勻，復合涂層無分層現象，涂層性能整體均一，且復合涂層制備流程短，工藝簡單高效，可以應用在骨板、骨釘以及血管介入治療支架等生物材料領域。

技術領域

本發明涉及一種鎂合金和鈦合金耐蝕抗菌復合涂層的短流程制備方法，屬于生物材料領域。

背景技術

近年來，骨骼創傷和心血管疾病的多發使得生物醫用植入材料的市場得到快速拓展，生物植入材料顯示出巨大的市場潛力和發展前景。目前，廣泛應用于臨床的生物植入材料主要包括不銹鋼和鈷鉻合金。隨著臨床對于生物植入材料綜合性能的提高，鈦合金由于具有較好的生物相容性和力學相容性，其在生物植入材料領域開始得到臨床應用。作為長期植入材料，金屬離子的溶出將導致機體發生炎癥和組織增生等問題。所以，為了增強鈦合金的生物安全性，應該對其耐蝕性進行進一步優化。此外，為避免二次手術、減輕患者痛苦和降低醫療成本，生物可降解材料作為新一代植入材料正逐漸嶄露頭角。由于具有顯著的生物相容性、可降解性和力學相容性，鎂合金作為一種潛在的可降解植入材料成為此領域的研究焦點。然而，鎂合金在生理環境下腐蝕速率較快，嚴重制約了其在臨床上的廣泛應用，必須加以控制。綜上所述，鎂及鈦合金的耐蝕性都亟待優化提高。

另一方面，隨著生物材料產業的高速發展，生物材料相關感染(Biomaterialcentered infections,BCI)已經成為了臨床上一個非常棘手的問題。研究發現，無論是長期還是短期留置在生物體內的材料，均易引起各種細菌感染。一旦發生這種感染，即便使用百倍正常劑量的藥物也不能予以有效治療，并且人體自身免疫系統也不能有效應對。研究表明，生物組織工程裝置同樣存在嚴重的BCI問題。因此，生物植入材料抗菌性能的改善，成為促使其廣泛臨床應用的另一關鍵。

防護涂層可以有效提高植入合金的耐蝕性，目前已開發出多種鎂合金和鈦合金防護涂層制備技術。其中，微弧氧化技術是近年來新興發展的一種表面處理技術，其可以在鋁、鎂、鈦等閥金屬表面依靠弧光放電產生的瞬時高溫高壓作用，生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層，該膜層具備高阻抗、電絕緣等特性，能夠大幅增強合金的耐腐蝕性能，具有非常好的應用前景。然而生物醫用鎂合金和鈦合金微弧氧化膜仍然存在著多孔結構易受侵蝕以及氧化物生物相容性欠佳的問題。針對于此，以往通常采用在微弧氧化膜層外側進一步制備羥基磷灰石膜層，構筑層層復合涂層。例如，文獻Journal of Alloys andCompounds,2015,633:435報道利用微弧氧化-水熱處理方法，文獻Colloids and SurfacesB:Biointerfaces,2013,102:321報道利用微弧氧化-電化學沉積方法，文獻AppliedSurface Science,2015,324:765報道利用微弧氧化-電泳沉積方法，都在微弧氧化膜外側制備了羥基磷灰石膜層。但是，這種層層復合涂層往往將各涂層的功能分離開來，不能有效地將各自優勢整合到一體。

銀作為一種廣譜抗菌劑，在微弧氧化膜中復合銀粒子可以提高材料的抗菌性，降低生物材料相關感染風險。此前，有文獻Journal of Materials Science:Materials inMedicine,2009,20(1):339報道通過在微弧氧化電解液中加入膠體銀，在鎂合金表面成功制備了含銀粒子的微弧氧化涂層。然而，膠體銀電解液的分散穩定性較差，納米銀粒子容易在電解液中發生團聚而造成制備失敗。此外，發明專利《一種輕金屬基載銀復合抗菌層及其制備方法》(申請號：CN201110081302.2)公布了一種先在輕金屬基體表面上制備微弧氧化陶瓷層，再在微弧氧化陶瓷層上制備化學鍍銀層的方法；發明專利《一種醫用鈦及鈦合金表面抗菌涂層的制備方法》(申請號：CN201210284692.8)公布了一種載銀抗菌層的陽極化處理—浸泡加紫外光輻照處理—微弧氧化處理的多步制備方法。