[發(fā)明專利]一種純鎂和鎂合金表面的磷鈣鋅石涂層及其制備方法

在審

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• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108624931A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙常利;馮傳良
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C25D9/12
• 分類號: C25D9/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發(fā)明提供了一種鎂基材料表面的磷鈣鋅石涂層，所述涂層的分子式為CaZn₂(PO₄)₂，所述涂層的厚度為3～20μm。該磷鈣鋅石涂層的制備方法為：分別制備基底材料和沉積液；將所述基底材料浸入沉積液中，通過電化學(xué)沉積法或脈沖電沉積法，在基底材料的表面沉積出磷鈣鋅石涂層。本發(fā)明提供的磷鈣鋅石涂層具有在鎂基體上附著牢固，結(jié)合力強(qiáng)的特點(diǎn)，其生物學(xué)性能穩(wěn)定優(yōu)于羥基磷灰石、磷酸氫鈣等涂層，可有效防止鎂基體的過快降解，提高純鎂及鎂合金的力學(xué)穩(wěn)定性，減緩鎂的在體力學(xué)強(qiáng)度衰減速度，使其在服役期保持良好的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物材料涂層及制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體來講是一種純鎂或鎂合金表面的磷鈣鋅石涂層及其電化學(xué)沉積制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金具有良好的生物安全性和生物相容性，可通過與體液反應(yīng)被人體組織降解和吸收，作為新一代的可降解醫(yī)用材料在介入治療、外科植入、骨折內(nèi)固定等領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景。尤其是在骨科，鎂合金具有較高的強(qiáng)度，能夠滿足骨折修復(fù)植入的要求，而且鎂合金降解釋放的鎂離子，能夠促進(jìn)成骨，是理想的骨折修復(fù)材料。然而鎂的電極電位較低，化學(xué)活性和電化學(xué)活性高，表面氧化膜疏松多孔，耐腐蝕性差，在高氯的體液環(huán)境中腐蝕降解過快使力學(xué)性能迅速衰減，無法很好的完成骨修復(fù)作用，成為限制其臨床應(yīng)用的瓶頸。

表面涂層可有效地減緩鎂的腐蝕降解，磷鈣鋅石(CaZn₂(PO₄)₂·2H₂O)具有與天然骨相似的無機(jī)成分和結(jié)構(gòu)，其溶度積為34.10，在水溶液中比羥基磷灰石更穩(wěn)定，而且其與基體的結(jié)合強(qiáng)度高于羥基磷灰石、磷酸氫鈣等鈣磷鹽涂層，可有效減緩純鎂及鎂合金基體的腐蝕降解速率。磷鈣鋅石涂層降解過程中釋放的鋅離子是人體必須的微量元素之一，存在于眾多的酶系中，在維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能、蛋白質(zhì)合成、DNA合成、有絲分裂和細(xì)胞增殖中起重要作用。尤其是，鋅在骨組織中的儲量豐富，能夠刺激成骨細(xì)胞增殖和礦化，調(diào)節(jié)骨合成代謝并促進(jìn)鈣沉積，還可通過減少破骨細(xì)胞形成和吸附能力抑制骨吸收。可見，在純鎂或鎂合金表面構(gòu)建磷鈣鋅石涂層是醫(yī)用鎂在骨科應(yīng)用的良好選擇，然而相關(guān)研究在國內(nèi)外尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種純鎂或鎂合金表面的磷鈣鋅石涂層及其制備方法。本發(fā)明的磷鈣鋅石涂層具有與基體結(jié)合力強(qiáng)，穩(wěn)定性良好，降解可控，降解產(chǎn)物促進(jìn)成骨并可安全代謝等優(yōu)勢，適合作為需要降解周期較長和力學(xué)強(qiáng)度要求較高的醫(yī)用鎂合金的表面涂層。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明提供了一種鎂基材料表面的磷鈣鋅石涂層，其所述涂層的分子式為CaZn₂(PO₄)₂，所述涂層的厚度為3～20μm。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種如前述的鎂基材料表面的磷鈣鋅石涂層的制備方法，其包括如下步驟：

分別制備基底材料和沉積液；

將所述基底材料浸入沉積液中，通過電化學(xué)沉積法或脈沖電沉積法，在基底材料的表面沉積出磷鈣鋅石涂層；

其中，所述基底材料為純鎂或鎂合金，所述沉積液為含有Ca²⁺、Zn²⁺、含磷的酸根以及支持電解質(zhì)的水溶液，所述含磷的酸根包括PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-中的至少一種。