表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了表面载金属离子的Ca‑P涂层的镁合金材料及其制备方法和应用，所述表面载金属离子的Ca‑P涂层的镁合金材料从下至上包括表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料、壳聚糖涂层和载金属离子的Ca‑P涂层。本发明专利技术制备的表面载金属离子的Ca‑P涂层的镁合金材料具备良好的耐蚀性能和生物相容性。

Magnesium alloy material coated with metal ion on Ca-P surface and its preparation method and Application

The present invention discloses a magnesium alloy material with Ca_P coating of metal ions on the surface and its preparation method and application. The magnesium alloy material with Ca_P coating of metal ions on the surface comprises a magnesium alloy material with a polydopamine coating fixed on the surface, a chitosan coating and a Ca_P coating of metal ions on the surface from bottom to top. The magnesium alloy material prepared by the present invention has good corrosion resistance and biocompatibility with Ca_P coating of metal ions on the surface.

【技术实现步骤摘要】
表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及生物材料的
，具体涉及表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料及其制备方法和应用，利用该方法对镁合金进行表面改性，提高镁合金的耐蚀性能和生物相容性。
技术介绍
近年来，镁合金由于具有良好的机械性能和可生物降解性能在可降解骨植入材料方面引起了研究者的极大关注。镁合金的密度和弹性模量与人体骨相近，可以有效避免植入后的应力遮挡效益，从而有利于骨组织愈合；同时，镁合金在生理环境下容易降解，应用于骨折固定装置时可以避免二次手术取出，减少病人的痛苦。但是，镁合金化学性质活泼，在生理环境下的快速降解常常导致植入周围组织的pH值升高、氢气空泡的形成等副反应，从而导致材料力学性能的过早丧失，延迟组织愈合，最终导致植入失败。由于镁合金的腐蚀总是从材料表面发生，大量的表面改性技术被用于提高镁合金的耐生理腐蚀性能，如，化学转化处理形成的化学转化层、表面高分子涂层、生物陶瓷涂层等。在所有的可降解生物涂层中，Ca-P涂层由于具有良好的生物相容性得到了广泛的应用和关注。尽管Ca-P涂层应用于镁合金的表面改性可以显著提高其耐蚀性能，但是其生物相容性(如、骨诱导性、骨整合性、抗菌性能等)却有待进一步提高。近年来的研究发现，大量的金属离子参与体内的生理过程，并对植入材料的性能产生重要影响，如，大量的研究发现Ag+和Cu2+的释放将有效提升材料的抗菌性能；另有研究表明，Cu2+、Fe2+以及Zn2+的释放可以促进NO的释放，从而提高材料的血液相容性，Zn2+还可以有效促进骨细胞的生长，而Sr2+离子则对骨质疏松症的治疗具有重要作用。因此，在材料表面的Ca-P涂层中装载具有生理活性的金属离子，通过金属离子的可控释放可以显著提高材料的生物相容性，从而在植入性生物材料和医疗器械方面获得应用。
技术实现思路
专利技术目的：为克服现有技术中存在的不足，本专利技术的主要目的在于充分利用金属离子的生理活性，在镁合金表面制备一种装载不同金属离子的Ca-P涂层，同时提高镁合金材料的耐蚀性能和生物相容性，赋予材料生理活性。通过该方法制备的表面改性层可以有效缓慢释放金属离子，从而促进周围组织的生长，提高材料的生物相容性。本专利技术还要解决的技术问题是提供了一种表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料的制备方法和应用。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料，所述表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料从下至上包括表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料、壳聚糖涂层和载金属离子的Ca-P涂层。其中，所述表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料是通过将经过表面化学处理的镁合金材料浸没到pH8.0的0.1～1mg/ml多巴胺溶液中，室温反应12～24小时后充分清洗干燥，重复三次，获得表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料。其中，所述壳聚糖涂层是通过将表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料浸没到1-10mg/ml的壳聚糖溶液中搅拌反应4～8小时，清洗干燥后得到。本
技术实现思路
还包括一种表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：1)对镁合金表面进行化学处理；2)将步骤1)进行化学处理得到的镁合金材料表面制备聚多巴胺涂层得到表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料；3)将壳聚糖固定在步骤2)得到的表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料表面得到表面固定壳聚糖的镁合金材料；4)将表面固定壳聚糖的镁合金材料表面进行预钙化处理；5)将步骤4)得到的镁合金材料表面沉积载金属离子的Ca-P涂层即得表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料。其中，所述步骤1)的镁合金表面进行化学处理工艺条件为：将抛光的镁合金样品浸没到NaOH溶液和Na3PO4·12H2O溶液的混合溶液中处理2-12小时，处理温度为50-80℃，所述混合溶液中NaOH溶液浓度为20-60g/L，Na3PO4·12H2O溶液的浓度为5-20g/L。其中，所述步骤2)表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料的制备方法为：将步骤1)得到的镁合金材料浸没到pH8.0的0.1～1mg/ml多巴胺溶液中，室温反应12～24小时后充分清洗干燥，重复多次，获得表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料。其中，所述步骤3)的壳聚糖固定方法为：将步骤2)得到的表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料浸没到1-10mg/ml的壳聚糖溶液中搅拌反应4～8小时，清洗干燥后得到表面固定壳聚糖的镁合金材料。其中，所述步骤4)的预钙化处理工艺为：首先将步骤3)得到的表面固定壳聚糖的镁合金材料浸没到0.05～0.2mol/L的CaCl2溶液中，37℃缓慢滴加等体积的0.05～0.2mol/L的K2HPO4溶液，充分反应2-4小时，取出材料后干燥，得到表面预钙化的镁合金材料。其中，所述步骤5)的表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料的制备工艺为：首先将步骤4)得到的预钙化镁合金材料浸没到NaCl溶液、K2HPO4溶液以及CaCl2溶液的混合溶液中，然后缓慢滴加含有目标金属离子的盐溶液，滴加完毕后，沉积后，重复沉积步骤3-7次，获得载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料。其中，上述的NaCl溶液浓度为5-10g/L，K2HPO4溶液浓度为0.2-1g/L，CaCl2溶液浓度为0.2-1g/L。其中，上述目标金属离子的盐溶液为CuCl2、Cu(NO3)、Sr(NO3)2、ZnCl2、Zn(NO3)2、FeCl2、Fe(NO3)2以及AgNO3中的一种。本
技术实现思路
还包括所述的表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料在制备医疗器械方面的应用。有益效果：相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术采用化学处理、表面固定生物分子以及表面涂层综合提高镁合金的耐蚀性能和生物相容性，化学处理可以显著提高镁合金的耐急性生理腐蚀性能，表面固定壳聚糖和制备的Ca-P涂层可以进一步提高镁合金耐蚀性能，因此，本专利技术的技术可以提高镁合金的长期耐蚀性。(2)本专利技术在化学处理基础上固定壳聚糖，可以有效诱导Ca-P涂层沉积，加速涂层的形成；同时，采用预钙化的方法进一步加速涂层的沉积，因此，本专利技术的技术可以大大缩短载金属离子的Ca-P涂层的制备时间。(3)本专利技术提供的技术方法可以载多种金属离子，赋予涂层不同的生物学性能；同时，本专利技术的方法只需在溶液中进行，具有沉积速度快，经济易行，不需要特殊设备等优点。附图说明图1a为本专利技术中未处理的镁合金表面，图1b为镁合金表面Ca-P涂层，图1c为本专利技术镁合金表面载Zn2+的Ca-P涂层；图2为镁合金(Mg)、Ca-P涂层以及载Zn2+的Ca-P涂层(Ca-P/Zn)的成骨细胞粘附性能比较图；图3为103CFU细菌浓度下，样品组及对照组洗脱液的抑菌效果图(图3a：Ca-P/Ag+涂层镁合金样品；图3b：Ca-P涂层镁合金；图3c：对照镁合金)；图4对照镁合金材料及表面沉积不同涂层后的动电位扫描极化曲线。具体实施方式以下通过实施例来具体说明本专利技术，这些实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1表面载Zn2+的Ca-P涂层的镁合金材料的制备1)对镁合金表面进行化学处理将抛光的镁合金样品浸没到NaOH溶液和Na3PO4·12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面载金属离子的Ca‑P涂层的镁合金材料，其特征在于，所述表面载金属离子的Ca‑P涂层的镁合金材料从下至上包括表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料、壳聚糖涂层和载金属离子的Ca‑P涂层。

【技术特征摘要】
1.一种表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料，其特征在于，所述表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料从下至上包括表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料、壳聚糖涂层和载金属离子的Ca-P涂层。2.根据权利要求1所述的表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料，其特征在于，所述表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料是通过将经过表面化学处理的镁合金材料浸没到pH8.0的0.1~1mg/ml多巴胺溶液中，室温反应12~24小时后充分清洗干燥，重复三次，获得表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料。3.根据权利要求1所述的表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料，其特征在于，所述壳聚糖涂层是通过将表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料浸没到1-10mg/ml的壳聚糖溶液中搅拌反应4~8小时，清洗干燥后得到。4.一种表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）对镁合金表面进行化学处理；2）将步骤1）进行化学处理得到的镁合金材料表面制备聚多巴胺涂层得到表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料；3）将壳聚糖固定在步骤2）得到的表面固定有聚多巴胺涂层的镁合金材料表面得到表面固定壳聚糖的镁合金材料；4）将表面固定壳聚糖的镁合金材料表面进行预钙化处理；5）将步骤4）得到的镁合金材料表面沉积载金属离子的Ca-P涂层即得表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料。5.根据权利要求4所述的表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）的镁合金表面进行化学处理工艺条件为：将抛光的镁合金样品浸没到NaOH溶液和Na3PO4·12H2O溶液的混合溶液中处理2-12小时，处理温度为50-80℃，所述混合溶液中NaOH溶液浓度为20-60g/L，Na3PO4·12H2O溶液的浓度为5-20g/L。6.根据权利要求4所述的表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘长江，徐静，贡志昊，刘涛，权莉，高凡，龚韬，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32