一种用于牙槽骨缺损修复的医用镁合金屏障膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于牙槽骨缺损修复的医用镁合金屏障膜及其制备方法。所述医用镁合金屏障膜为外表面包裹有壳聚糖

【技术实现步骤摘要】
一种用于牙槽骨缺损修复的医用镁合金屏障膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物医用金属材料
，具体是一种用于牙槽骨缺损修复的医用镁合金屏障膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]引导骨再生术是口腔种植科中用于骨缺损修复的标准方案，决定其远期疗效的关键因素是屏障膜的材质和性能。目前临床上使用的屏障膜可分为聚四氟乙烯膜、钛膜等不可降解型，以及胶原膜、聚酯膜等可降解型。但是，现有屏障膜的力学性能、降解行为和生物活性之间还未达到理想的适配关系，简单来说，不可降解膜力学强度高、软组织隔离性好，但易暴露而感染、需二次手术取出；可降解膜生物相容性好、无需二次手术取出，但力学强度低、降解速率快。因此，亟待开发兼具优异力学、化学以及生物学性能的新型屏障膜材料。
[0003]众所周知，医用镁合金具有比强度高、弹性模量低、可生物降解、生物相容性好的优点，其在骨科和心血管科的研究较为深入。屏障膜的植入部位相对开放，周围体液少、流动性低，腐蚀环境较温和，这为镁合金屏障膜的临床应用提供了可能：镁合金综合力学性能高于商用的可降解屏障膜，降解产生的氢气可通过缝合区释放，降解形成的碱性环境具有抗菌作用，降解产物还可促进成骨细胞生长。尽管如此，镁合金屏障膜过快的降解速率以及不足的生物活性严重限制了其在口腔种植科中的应用。研究表明，合金化与表面改性相结合是改善医用镁合金综合性能的重要手段，这一设计思路在镁合金屏障膜的开发上也有了初步研究。比如，Xia和Zhou等研究发现经过壳聚糖涂层改性后的Mg
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3Gd合金在降解速率、细胞相容性和骨再生效果方面与商用胶原膜接近，同时指出优化结构以进一步提高其综合性能的必要性(Materials Science and Engineering C 100(2019)226
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235)。Wang和Tan等研究了经过CaP涂层改性后纯镁用于屏障膜的可行性，发现其在植入初期(4周)的疗效优于钛膜，但是过快降解使其在植入后期(8周和12周)的疗效不如钛膜(Rare Metals 38(2019)577
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587)。因此，关于有机
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无机杂化涂层对镁合金屏障膜腐蚀行为和抗菌性能的研究较为少见，对于含有机
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无机杂化涂层镁合金屏障膜的制备、组织与性能也未有系统研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对镁合金屏障膜降解速率过快、抗菌效果不佳的问题，提供了一种用于牙槽骨缺损修复的医用镁合金屏障膜及其制备方法，所述镁合金屏障膜为外表面包裹有壳聚糖
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钙磷复合涂层的医用镁合金，所述制备方法包括有激光重熔、微弧氧化以及真空浸渍提拉。
[0005]激光重熔法采用低功率CO2激光器以适当的工艺参数在医用镁合金表面形成具有特定轨迹的重熔区，可作为微弧氧化的前处理工艺。微弧氧化法是镁合金常用的表面改性工艺，依靠电解液与电参数的匹配调节在弧光放电产生的瞬时高温高压作用下，在镁合金表面形成以基体金属氧化物为主并辅以电解液组分的改性陶瓷涂层。真空浸渍提拉法是高
分子涂层常见的制备工艺，其在真空环境中将基体垂直浸入镀膜溶液中，然后匀速缓慢地从镀膜溶液中将基体提拉起来，反复数次，使附着的液膜逐渐凝胶。
[0006]首先，通过机械研磨与化学抛光获得均匀平整、新鲜洁净的医用镁合金预处理表面；随后，利用激光重熔在医用镁合金预处理表面构建具有特定轨迹的图案化前处理表面；然后，采用微弧氧化在医用镁合金前处理表面制备钙磷涂层；最后，经真空浸渍提拉在医用镁合金钙磷涂层表面制备壳聚糖涂层，从而得到外表面包裹有壳聚糖
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钙磷复合涂层的医用镁合金。其中，激光重熔既可以细化医用镁合金表面的晶粒组织；又能够获得粗糙度适宜前处理表面，以提高后续微弧氧化涂层与基体的结合强度。微弧氧化制备的钙磷涂层具有梯度多孔结构，有利于骨细胞的增殖和生长，提高骨缺损组织的愈合速度，同时钙磷涂层是骨骼的主要组成成分，具有优异的生物相容性。真空浸渍提拉相比于传统浸渍提拉，加装了真空腔体，形成的真空环境可产生强大的负压，使壳聚糖镀膜溶液更加充分地包裹在钙磷涂层的孔隙结构中，起到封孔作用而提高钙磷涂层的耐蚀性能，并且壳聚糖具有生物降解性、细胞亲和性和抗菌性能等独特性质，在人造组织工程领域应用广泛，与钙磷涂层复合可有效提高镁合金屏障膜的耐蚀性能和抗菌效果。
[0007]通过检索现有专利，专利技术专利1(CN106086994A)公开了一种基于激光重熔和微弧氧化的陶瓷膜层的制备方法，但其涂层中没有壳聚糖成分，不具备抗菌性能，同时微弧氧化涂层的涂层体系与本申请完全不同。专利技术专利2(CN111686299A)公开了一种医用镁合金及其制备方法，所述涂层为钙磷
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壳聚糖复合涂层，虽然其涂层种类与本申请类似，但该专利技术所用涂层制备方法为水热法，存在涂层结晶度低、结合力差等问题，并且未公开抗菌性能。此外，专利技术专利1和2与本申请的应用背景不同。
[0008]本专利技术的技术方案为：
[0009]一种用于牙槽骨缺损修复的医用镁合金屏障膜，所述医用镁合金屏障膜为外表面包裹有壳聚糖
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钙磷复合涂层的医用镁合金，所述医用镁合金为不同成分Mg
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xZn
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yMn(x＝1
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6wt.％，y＝0.1
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1.0wt.％)板材或棒材的任一种；所述钙磷涂层的孔隙率为30
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60％，孔隙尺寸介于0.1
‑
3.5μm，所述壳聚糖
‑
钙磷复合涂层的厚度为5.4
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20.2μm；所述外表面包裹有壳聚糖
‑
钙磷复合涂层的医用镁合金的腐蚀速率为0.5
‑
0.8mm/y，对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到90
‑
100％；与未包裹复合涂层的医用镁合金相比，腐蚀速率降低了33.3
‑
73.7％，抗菌率提高了82
‑
88％。
[0010]一种用于牙槽骨缺损修复的医用镁合金屏障膜的制备方法，包括如下步骤：
[0011]第一步：机械研磨与化学抛光获得预处理表面
[0012]为便于试验，采用线切割机将医用镁合金板材或棒材切割成100mm
×
100mm
×
1mm的方片或Φ100mm
×
1mm的圆片，对待镀膜表面进行预处理，用水砂纸进行机械研磨，去除表面氧化皮和杂质，随后用20g/L浓度NaOH进行碱洗，去除表面油污，分别在丙酮和无水乙醇中超声清洗15min，冷风吹干。
[0013]第二步：激光重熔制备前处理表面
[0014]采用低功率CO2激光器在第一步得到的医用镁合金预处理表面上制备图案化前处理表面，激光功率为10
‑
50W，扫描速率为200
‑
600mm/s，单道次扫描间距为0.005
‑
0.035mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于牙槽骨缺损修复的医用镁合金屏障膜及其制备方法，其特征在于，所述医用镁合金屏障膜为外表面包裹有壳聚糖
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钙磷复合涂层的医用镁合金，所述医用镁合金为不同成分Mg
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xZn
‑
yMn(x＝1
‑
6wt.％，y＝0.1
‑
1.0wt.％)板材或棒材的任一种；所述钙磷涂层的孔隙率为30
‑
60％，孔隙尺寸介于0.1
‑
3.5μm，所述壳聚糖
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钙磷复合涂层的厚度为5.4
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20.2μm；所述外表面包裹有壳聚糖
‑
钙磷复合涂层的医用镁合金的腐蚀速率为0.5
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0.8mm/y，对金黄色葡萄球菌抗菌率达到90
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100％；与未包裹复合涂层的医用镁合金相比，腐蚀速率降低了33.3
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73.7％，抗菌率提高了82
‑
88％；所述制备方法包括如下步骤：第一步：机械研磨与化学抛光获得预处理表面为便于试验，采用线切割机将医用镁合金板材或棒材切割成100mm
×
100mm
×
1mm的方片或Φ100
×
1mm的圆片，对待镀膜表面进行预处理，用水砂纸进行机械研磨，去除表面氧化皮和杂质，随后用20g/L浓度NaOH进行碱洗，去除表面油污，分别在丙酮和无水乙醇中超声清洗15min，冷风吹干；第二步：激光重熔制备前处理表面采用低功率CO2激光器在第一步得到的医用镁合金预处理表面上制备图案化前处理表面，激光功率为10
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50W，扫描速率为200
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600mm/s，单道次扫描间距为0.005
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0.035mm，扫描路径为一系列同心圆形或同心正方形；第三步：微弧氧化制备钙磷涂层采用微弧氧化设备在第二步得到的医用镁合金前处理表面上制备钙磷涂层，电解液由Ca(NO3)2、Na3PO4·
12H2O、NaOH组成，调整各组分比例使电解液Ca/P比为1.2
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1....

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洋，张璇，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：