本发明专利技术提供了一种生物医用可降解镁合金的生物活性表面涂层及制备方法。该生物活性表面涂层的特征为引入锶（Sr）元素作为涂层的活性元素。本发明专利技术所述的含锶涂层的制备方法涉及化学沉积、电化学沉积及微弧氧化等方法。该生物活性表面涂层不仅能控制镁合金的降解速度，而且还提高了镁合金植入器件的表面生物活性，通过锶元素的释放，使涂层具有一定的骨诱导作用及抑制溶骨现象发生的作用，从而促进植入器件周围骨组织的修复，提高了镁合金器件植入的成功率。本发明专利技术旨在进一步提高生物可降解镁合金表面涂层的生物活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物材料
，特别适用于生物医用材料的表面改性领域；具体涉及为ー种生物医用可降解镁合金的生物活性表面涂层及制备。
技术介绍
近年来，镁合金以其良好的生物力学性能、生物相容性和体内可降解性能，而受到人们的极大关注，有望成为新一代可降解植入材料。镁合金具有高的比強度和比刚度，其强度最高要超过200MPa ;纯镁密度在1.74g/cm3左右，与人骨的密质骨密度(1.75g/cm3)相当；镁合金的杨氏模量约为45GPa，比其它医用金属更接近人骨的弹性模量(20GPa左右)，可明显减小应カ遮挡效应。镁合金作为可降解植入材料，植入后的降解速度过快，特别是在植入初期，导致局部高的PH值环境，使伤ロ不易愈合，并产生炎症反应等问题。同时因为降解过快，镁合金的降解产物氢气未能被机体及时吸收而形成气泡在组织局部聚集。为了控制镁合金在体内的降解速度，可采用表面处理、纯净化及合金化等方法，表面处理方法是其中非常重要的途径。表面化学转化膜、化学沉积技木、电化学沉积、高分子涂层技术等都已应用于生物可降解镁合金的表面处理，以期控制镁合金在人体环境中的腐蚀速度。采用上述方法在可降解镁合金表面制备出的涂层往往生物活性较低，缺乏促进周围骨组织生长的能力。锶(Sr)是人体中存在的ー种微量元素，锶元素具有良好的骨相容性，能够促进成骨细胞的生长，促进骨的重建过程，同时能够抑制破骨细胞的生长，防止溶骨现象。近年来用含锶物质促进骨愈合的研究引起人们的广泛关注。将锶元素引入可降解镁合金表面涂层中，有望提高镁合金植入器件的生物活性，促进周围骨组织的愈合。目前尚未见将锶元素引入到可降解镁合金表面涂层中的报道
技术实现思路
本专利技术的目的是提供ー种生物医用可降解镁合金的生物活性表面涂层及制备，本专利技术可以控制可降解镁合金的降解速度，并具有良好的生物活性。本专利技术提供了ー种生物医用可降解镁合金的生物活性表面涂层，该生物活性表面涂层的特征为引入锶元素作为涂层的活性元素，锶元素的原子百分比为f IOat.%，涂层的厚度为I 25 u m。本专利技术还提供了所述生物活性表面涂层的制备方法，该生物活性表面涂层的制备方法可以为化学沉积，电化学沉积和微弧氧化方法。本专利技术提供的所述生物活性表面涂层的制备方法，所述化学沉积法是将镁或镁合金浸入一定成分的含锶元素的溶液中，在37 100で温度下，在镁或镁合金表面反应沉积一层含锶元素的化学沉积涂层。所述电化学沉积法是将镁或镁合金浸入一定的含锶元素溶液中，并在镁或镁合金周围加ー电场，在电压为0.r0.5V、温度为25 90°C条件下，溶液中的离子定向移动，并在镁或镁合金表面进行电化学反应和化学反应，最終在其表面形成含锶的涂层。所述微弧氧化法是将镁或镁合金浸入特定的含锶元素的电解液中，通以30(T500V电压、50(T1000HZ频率的交流电信号，在交流电压作用下，镁或镁合金与电解液的中成分发生化学及电化学反应，在镁或镁合金表面生成ー层含锶的陶瓷层。本专利技术提供的所述生物活性表面涂层的制备方法，所述镁或镁合金包括:纯镁；现有商用镁合金，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 等镁合金系；以及为了提高镁合金性能而设计的新的镁合金体系。本专利技术提供的所述生物活性表面涂层的制备方法，所述化学沉积或电化学沉积方法，其电解液中含锶物质为硝酸锶；所述微弧氧化处理方法，电解液中的含锶物质为氢氧化银。 本专利技术提供的生物医用可降解镁合金的生物活性表面改性方法，所述化学沉积及电化学沉积涂层，涂层主要成分为氧化镁、镁的磷酸盐和钙的磷酸盐，其制备方法为将锶盐加入磷酸盐为主的沉积液中，然后将镁合金浸入沉积液中，在一定温度一定时间的处理后(电化学沉积需加ー适当的电场)，镁合金表面沉积ー层含锶的涂层。所述微弧氧化涂层可包括磷酸盐系微弧氧化涂层、硅酸盐系微弧氧化涂层及两者复合，其制备方法是将锶盐加入硅酸盐系、磷酸盐系电解液中，然后将镁或镁合金浸入电解液中，通以30(T500V电压、500 1000Hz的交流电信号，在一定的交流电压下，镁或镁合金与电解液中成分发生化学及电化学反应，同时在电场作用下改善膜层的性质，经过一段时间后在镁或镁合金表面生成含锶氧化层(陶瓷层)。其制备过程还包括在微弧氧化处理后进行一定的水热处理，改善微弧氧化涂层的性质。本专利技术的特点在干:1.对生物医用镁合金的表面改性，已有的方法往往仅偏重于控制镁合金的降解速度，所制备的涂层本身普遍生物活性较低。本专利技术提出ー种可控制镁合金降解速度并具有良好生物活性的镁合金表面涂层。该专利技术通过将锶元素引入到可降解镁合金表面涂层中，既可控制镁合金基体的降解速度，同时通过锶元素的释放，提高了新骨形成速度，并具有一定的骨诱导作用，有利于周围骨组织的恢复，提高了植入成功率。2.镁合金在降解过程中，植入体表面积过大或降解速度太高吋，容易引起溶骨现象。目前人们往往只从控制镁合金降解速度方面来抑制溶骨现象的发生。而本专利技术将锶元素引入镁合金的表面涂层中，一方面可控制镁合金的降解速度，同时通过锶元素的释放可进ー步抑制溶骨现象的发生，避免发生不良生物学行为。具体实施例方式以下实施例将对本专利技术予以进ー步的说明，但并不因此而限制本专利技术。实施例1首先制备含锶沉积液，其成分为:40g/LCa (NO3) 2 4H20,16g/LNa2HP04 2H20, 5g/L Sr(NO3)20将溶液充分溶解，然后将纯度为99.99%的纯镁浸入到沉积液中，70°C下处理5分钟。样品取出后用自来水、蒸馏水冲洗样品表面残留溶液，吹干后于室温保存备用。本实施例制备出的涂层以磷酸镁、磷酸钙和氧化镁为主要成分，能谱分析锶元素进入涂层内，含量为2.3at.%，涂层厚度为20 u m。纯镁经上述方法进行表面改性后，在37° C模拟体液中，以1.25cm2/mL比例浸泡3天后，模拟体液的pH值为8.3，而相同浸泡条件下未处理纯镁浸泡液的pH值为11.2，说明该涂层可有效控制纯镁的降解速度。在电镜下观察，可见改性后纯镁表面有新生CaP层，说明含锶涂层具有良好的生物活性。实施例2在AZ31 (镁铝系)镁合金上采用电化学沉积的方法制备含锶的表面涂层，其中电解液的成分如下:Ca (NO3) 2:0.0042M; NH4PO4:0.0025M; Sr (NO3) 2: 3g/L，用磷酸调整 pH 至 3 6。在电解液温度为25 90°C、电压为0.r0.5V的条件下，在AZ31B合金表面电沉积2 30min。样品取出后用自来水、蒸馏水冲洗样品表面残留溶液，吹干后于室温保存备用。本实施例制备出的涂层元素成分为Mg、O、P、Ca和Sr，其中Sr含量为1.07at.%，厚度为15iim。涂层后的AZ31镁合金，在37° C模拟体液中浸泡3天后，电镜下观察表面有新的CaP层生成，说明表面具有良好的生物活性。电化学测试表明，涂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生物医用可降解镁合金的生物活性表面涂层，其特征在于：该涂层包括具有骨诱导作用的锶（Sr）元素。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林潇，谭丽丽，杨柯，万鹏，于晓明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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