本發明專利技術提供了一種生物醫用可降解鎂合金的生物活性表面涂層及制備方法。該生物活性表面涂層的特征為引入鍶（Sr）元素作為涂層的活性元素。本發明專利技術所述的含鍶涂層的制備方法涉及化學沉積、電化學沉積及微弧氧化等方法。該生物活性表面涂層不僅能控制鎂合金的降解速度，而且還提高了鎂合金植入器件的表面生物活性，通過鍶元素的釋放，使涂層具有一定的骨誘導作用及抑制溶骨現象發生的作用，從而促進植入器件周圍骨組織的修復，提高了鎂合金器件植入的成功率。本發明專利技術旨在進一步提高生物可降解鎂合金表面涂層的生物活性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生物材料
，特別適用于生物醫用材料的表面改性領域；具體涉及為ー種生物醫用可降解鎂合金的生物活性表面涂層及制備。
技術介紹
近年來，鎂合金以其良好的生物力學性能、生物相容性和體內可降解性能，而受到人們的極大關注，有望成為新一代可降解植入材料。鎂合金具有高的比強度和比剛度，其強度最高要超過200MPa ;純鎂密度在1.74g/cm3左右，與人骨的密質骨密度(1.75g/cm3)相當；鎂合金的楊氏模量約為45GPa，比其它醫用金屬更接近人骨的彈性模量(20GPa左右)，可明顯減小應カ遮擋效應。鎂合金作為可降解植入材料，植入后的降解速度過快，特別是在植入初期，導致局部高的PH值環境，使傷ロ不易愈合，并產生炎癥反應等問題。同時因為降解過快，鎂合金的降解產物氫氣未能被機體及時吸收而形成氣泡在組織局部聚集。為了控制鎂合金在體內的降解速度，可采用表面處理、純凈化及合金化等方法，表面處理方法是其中非常重要的途徑。表面化學轉化膜、化學沉積技木、電化學沉積、高分子涂層技術等都已應用于生物可降解鎂合金的表面處理，以期控制鎂合金在人體環境中的腐蝕速度。采用上述方法在可降解鎂合金表面制備出的涂層往往生物活性較低，缺乏促進周圍骨組織生長的能力。鍶(Sr)是人體中存在的ー種微量元素，鍶元素具有良好的骨相容性，能夠促進成骨細胞的生長，促進骨的重建過程，同時能夠抑制破骨細胞的生長，防止溶骨現象。近年來用含鍶物質促進骨愈合的研究引起人們的廣泛關注。將鍶元素引入可降解鎂合金表面涂層中，有望提高鎂合金植入器件的生物活性，促進周圍骨組織的愈合。目前尚未見將鍶元素引入到可降解鎂合金表面涂層中的報道
技術實現思路
本專利技術的目的是提供ー種生物醫用可降解鎂合金的生物活性表面涂層及制備，本專利技術可以控制可降解鎂合金的降解速度，并具有良好的生物活性。本專利技術提供了ー種生物醫用可降解鎂合金的生物活性表面涂層，該生物活性表面涂層的特征為引入鍶元素作為涂層的活性元素，鍶元素的原子百分比為f IOat.%，涂層的厚度為I 25 u m。本專利技術還提供了所述生物活性表面涂層的制備方法，該生物活性表面涂層的制備方法可以為化學沉積，電化學沉積和微弧氧化方法。本專利技術提供的所述生物活性表面涂層的制備方法，所述化學沉積法是將鎂或鎂合金浸入一定成分的含鍶元素的溶液中，在37 100で溫度下，在鎂或鎂合金表面反應沉積一層含鍶元素的化學沉積涂層。所述電化學沉積法是將鎂或鎂合金浸入一定的含鍶元素溶液中，并在鎂或鎂合金周圍加ー電場，在電壓為0.r0.5V、溫度為25 90°C條件下，溶液中的離子定向移動，并在鎂或鎂合金表面進行電化學反應和化學反應，最終在其表面形成含鍶的涂層。所述微弧氧化法是將鎂或鎂合金浸入特定的含鍶元素的電解液中，通以30(T500V電壓、50(T1000HZ頻率的交流電信號，在交流電壓作用下，鎂或鎂合金與電解液的中成分發生化學及電化學反應，在鎂或鎂合金表面生成ー層含鍶的陶瓷層。本專利技術提供的所述生物活性表面涂層的制備方法，所述鎂或鎂合金包括:純鎂；現有商用鎂合金，如 Mg-Mn，Mg-Al-Zn，Mg-Al-Mn, Mg-Al-Si，Mg-Al-RE, Mg-Al-Ca,Mg-A 1-Ca-RE，Mg-A 1-Sr，Mg-Zn-Zr, Mg-Zn-Al，Mg-Zn-A 1-Ca，Mg-Zn-Mn，Mg-RE-Zr, Mg-RE,Mg-RE-Mn, Mg-RE-Zn, Mg-Sr，Mg-Si，Mg-Ca，Mg-Zn, Mg-Nd-Zn-Zr 等鎂合金系；以及為了提高鎂合金性能而設計的新的鎂合金體系。本專利技術提供的所述生物活性表面涂層的制備方法，所述化學沉積或電化學沉積方法，其電解液中含鍶物質為硝酸鍶；所述微弧氧化處理方法，電解液中的含鍶物質為氫氧化銀。 本專利技術提供的生物醫用可降解鎂合金的生物活性表面改性方法，所述化學沉積及電化學沉積涂層，涂層主要成分為氧化鎂、鎂的磷酸鹽和鈣的磷酸鹽，其制備方法為將鍶鹽加入磷酸鹽為主的沉積液中，然后將鎂合金浸入沉積液中，在一定溫度一定時間的處理后(電化學沉積需加ー適當的電場)，鎂合金表面沉積ー層含鍶的涂層。所述微弧氧化涂層可包括磷酸鹽系微弧氧化涂層、硅酸鹽系微弧氧化涂層及兩者復合，其制備方法是將鍶鹽加入硅酸鹽系、磷酸鹽系電解液中，然后將鎂或鎂合金浸入電解液中，通以30(T500V電壓、500 1000Hz的交流電信號，在一定的交流電壓下，鎂或鎂合金與電解液中成分發生化學及電化學反應，同時在電場作用下改善膜層的性質，經過一段時間后在鎂或鎂合金表面生成含鍶氧化層(陶瓷層)。其制備過程還包括在微弧氧化處理后進行一定的水熱處理，改善微弧氧化涂層的性質。本專利技術的特點在干:1.對生物醫用鎂合金的表面改性，已有的方法往往僅偏重于控制鎂合金的降解速度，所制備的涂層本身普遍生物活性較低。本專利技術提出ー種可控制鎂合金降解速度并具有良好生物活性的鎂合金表面涂層。該專利技術通過將鍶元素引入到可降解鎂合金表面涂層中，既可控制鎂合金基體的降解速度，同時通過鍶元素的釋放，提高了新骨形成速度，并具有一定的骨誘導作用，有利于周圍骨組織的恢復，提高了植入成功率。2.鎂合金在降解過程中，植入體表面積過大或降解速度太高吋，容易引起溶骨現象。目前人們往往只從控制鎂合金降解速度方面來抑制溶骨現象的發生。而本專利技術將鍶元素引入鎂合金的表面涂層中，一方面可控制鎂合金的降解速度，同時通過鍶元素的釋放可進ー步抑制溶骨現象的發生，避免發生不良生物學行為。具體實施例方式以下實施例將對本專利技術予以進ー步的說明，但并不因此而限制本專利技術。實施例1首先制備含鍶沉積液，其成分為:40g/LCa (NO3) 2 4H20,16g/LNa2HP04 2H20, 5g/L Sr(NO3)20將溶液充分溶解，然后將純度為99.99%的純鎂浸入到沉積液中，70°C下處理5分鐘。樣品取出后用自來水、蒸餾水沖洗樣品表面殘留溶液，吹干后于室溫保存備用。本實施例制備出的涂層以磷酸鎂、磷酸鈣和氧化鎂為主要成分，能譜分析鍶元素進入涂層內，含量為2.3at.%，涂層厚度為20 u m。純鎂經上述方法進行表面改性后，在37° C模擬體液中，以1.25cm2/mL比例浸泡3天后，模擬體液的pH值為8.3，而相同浸泡條件下未處理純鎂浸泡液的pH值為11.2，說明該涂層可有效控制純鎂的降解速度。在電鏡下觀察，可見改性后純鎂表面有新生CaP層，說明含鍶涂層具有良好的生物活性。實施例2在AZ31 (鎂鋁系)鎂合金上采用電化學沉積的方法制備含鍶的表面涂層，其中電解液的成分如下:Ca (NO3) 2:0.0042M; NH4PO4:0.0025M; Sr (NO3) 2: 3g/L，用磷酸調整 pH 至 3 6。在電解液溫度為25 90°C、電壓為0.r0.5V的條件下，在AZ31B合金表面電沉積2 30min。樣品取出后用自來水、蒸餾水沖洗樣品表面殘留溶液，吹干后于室溫保存備用。本實施例制備出的涂層元素成分為Mg、O、P、Ca和Sr，其中Sr含量為1.07at.%，厚度為15iim。涂層后的AZ31鎂合金，在37° C模擬體液中浸泡3天后，電鏡下觀察表面有新的CaP層生成，說明表面具有良好的生物活性。電化學測試表明，涂本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種生物醫用可降解鎂合金的生物活性表面涂層，其特征在于：該涂層包括具有骨誘導作用的鍶（Sr）元素。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：林瀟，譚麗麗，楊柯，萬鵬，于曉明，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：
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