[發明專利]一種在生物醫用鎂合金表面制備含氟納米羥基磷灰石涂層的新方法

在審

• 申請號: 201810029930.8
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108166036A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 關紹康;馮雅珊;王利國;朱世杰;常蕾;王俊;任晨星;王劍鋒;周軼凡
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C25D9/12
• 分類號: C25D9/12;C25D5/18;A61L27/04;A61L27/32;A61L27/50
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新;張麗

一種在生物醫用鎂合金表面制備含氟納米羥基磷灰石涂層的新方法，包括如下步驟：（1）將洗凈的純鎂或鎂合金基底材料浸入20?40wt%氫氟酸中18小時?30小時，然后用去離子水清洗后干燥；（2）配置電解液，電解液中Ca²⁺的濃度為10.5mmol/L~42mmol/L，H₂PO₄^?的濃度為6.3mmol/L~25mmol/L，Ca/P摩爾比為1.6～2.0，NaNO₃的濃度為0.058 mol/L?0.117mol/L，調電解液pH值為4.5~5.5，待用；（3）以步驟（1）處理過的純鎂或鎂合金基底材料為陰極，石墨電極為陽極，放入步驟（2）的電解液中，采用雙脈沖電沉積法在氟化處理過的基底材料表面沉積羥基磷灰石，即得。

技術領域

本發明屬于純鎂和鎂合金生物醫用材料的制備技術領域，具體涉及一種在生物醫用鎂合金表面制備含氟納米羥基磷灰石涂層的新方法。

背景技術

傳統的用于骨植入領域的金屬材料主要包括鈦及其合金、不銹鋼和鈷基合金等，但以上金屬及其合金在體液環境下腐蝕釋放的有毒金屬離子會引起局部過敏或炎癥，以及因其力學性能與人骨不匹配會產生應力遮擋效應。另外，其不可降解性對于進行短期植入應用時，必須經過二次手術取出植入體，增加了患者的痛苦和醫療費用。

利用可降解生物材料作為骨植入體而避免二次手術的困擾已成為臨床應用的發展趨勢。目前，應用于骨科領域的可降解生物材料主要是高分子聚合物如聚乳酸（PLA）、聚羥基乙酸（PGA），然而這些材料的強度較低、其降解產物易引發炎癥，用于承載部位時受到一定的限制。而在人體內具有可降解性的鎂及鎂合金具有較上述高聚物更良好的生物相容性和綜合力學性能。鎂是人體維持生理平衡所必須的礦物元素，參與人體內新陳代謝過程，鎂不僅可以促進新骨組織的生長、加速骨的愈合，而且可以調節骨的礦物質代謝；鎂及鎂合金具有與人骨接近的密度和彈性模量，可以有效緩解因彈性模量不匹配而造成的應力遮擋效應；鎂及鎂合金具有生物體內可降解性，其標準平衡電位較低，為-2.37V，在生理壞境下會被逐漸降解，降解過程中產生的Mg²⁺又可被周圍肌體組織吸收，代謝后通過體液排出，故植入后不需二次手術取出；鎂資源豐富，價格低廉。

綜上，純鎂及鎂合金良好的綜合性能使其具備作為新型骨植入材料的潛力，但人體內Cl^-離子濃度較高，pH約為7.4，而且手術后的代謝吸收過程可能導致體內二級酸液過多，因此可降解鎂合金會在體內較快腐蝕，在骨組織愈合前失去承載能力。因此，對純鎂及鎂合金進行表面改性，增強其耐腐蝕性和生物相容性，使鎂及鎂合金的降解速率與骨組織的愈合速率相匹配，是目前將其作為可降解骨植入材料的首要問題之一。

羥基磷灰石(HA)作為生物陶瓷材料被廣泛的研究，因為它具有很好的生物相容性和生物活性，但其脆性大，抗疲勞性能差，無法單獨應用于骨植入材料。所以，將HA制備到鎂及鎂合金表面，使材料既具有金屬材料高的強度、韌性，又具有生物活性陶瓷材料HA良好的生物相容性，同時減緩基體的金屬離子的釋放，降低其降解速率。目前，在金屬基表面制備HA的方法有很多，其中，電沉積方法制備條件溫和、操作簡單、成本低廉，是在金屬基表面制備羥基磷灰石較為理想的方法。目前，有研究用電沉積方法將HA制備成為防護涂層（中國申請號：200410071505.3、200810049023.6）。本課題組使用雙脈沖電沉積方法直接在鎂合金表面制備羥基磷灰石涂層（中國申請號：200910065998.2）。但由于未對鎂合金進行前期處理，表面電沉積制備出單一HA涂層的脆性和較為疏松的針片狀結構只能在一定程度上增強基體的耐腐蝕性。另外，針狀結構對細胞的存活和生長較為不利。