[发明专利]一种镁合金表面生物活化溶液及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种在镁合金表面形成生物活性涂层的生物活化溶液及其应用， 该涂层有利于细胞粘附、生长，减少植入初期的不良反应并促进早期骨愈合。此 外，该涂层在一定程度上能够提高镁合金基体的耐腐蚀性能。本发明特别适用于 镁合金骨植入体的表面生物活化处理。

背景技术

不锈钢、Co-Cr合金、钛及钛合金以其优良的力学性能、生物相容性和耐腐 蚀性能已广泛应用于骨科治疗。但是由于它们的力学性能特别是弹性模量和骨组 织不匹配，在使用过程中产生“应力屏蔽”，从而导致植入物周围的骨组织出现萎 缩或疏松现象。并且在骨组织愈合后需要二次手术将其取出，增加了患者的痛苦 和经济负担。生物医用可降解高分子材料如PLLA已用于临床，但是由于其弹性 模量较小(约为3-5GPa)，只能用于不承力的部位，因而限制了其广泛应用。

镁及其合金具有与骨组织接近的弹性模量，而且具有较大的抗拉强度，并且 在生理环境下能够腐蚀降解，因此作为骨植入材料其既可以有效地减轻不锈钢或 钛合金等植入材料造成的“应力屏蔽”效应，又可以弥补可降解高分子材料的不足， 用于承力部位。尽管已有的关于镁及其合金作为生物材料的研究表明其具有良好 的生物相容性，但是由于其在人体环境发生腐蚀的过程中伴随有OH^-的释放(特别 是植入的初期)导致植入物周围呈碱性，从而破坏了周围的生理平衡。当局部pH 超过7.8时，甚至会产生严重的“碱中毒”，这对细胞在植入物表面的粘附、生长 和骨组织愈合是极为不利的。因此，减缓植入初期OH^-的释放，促进细胞在植入 物表面的粘附、生长，从而加快早期治愈速度，对生物可降解镁合金的应用具有 重要意义。

采用表面改性方法是解决这一问题的有效方法之一。有报道采用等离子纯Ti 镀层提高镁合金的耐蚀性能。香港城市大学的P.K.Chu表面Al₂O₃/Al涂层、ZrO₂/Zr 镀层提高了镁合金的耐蚀性能。重庆大学高家诚教授采用碱-热处理及热-有机涂 层有效地提高了纯镁的耐蚀性能和生物相容性。郑州大学的关少康教授采用电化 学方法在镁合金表面制备羟基磷酸钙涂层提高镁合金表面的生物相容性。上述研 究在一定程度上控制了控制镁合金的降解速度，解决了镁合金的溶血问题。但是 部分方法为了提高镁合金的耐蚀性能，甚至完全抑制了镁合金的降解，丧失了其 作为可降解材料的优势和生物活性。由于镁合金作为可降解植入材料使用，因而 要发展无毒、可生物降解并且具有较好生物相容性的表面改性层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在镁合金的表面制备一层生物活性涂层的生物活 化溶液及其应用，该涂层具有良好的细胞相容性，并在一定程度上能提高镁合金 基体的耐腐蚀性，从而提高医用可降解镁合金的表面生物活性。

本发明的技术方案是：

一种镁合金表面生物活化溶液，溶液的化学组成为：

H₃PO₄：5.0-14g/L，CaH₂PO₄：5.4-10.2g/L，ZnH₂PO₄：0.8-3.8g/L，NaNO₃：1-3g/L， NaNO₂：2-6g/L，其余为水。

所述的镁合金表面生物活化溶液，溶液中钙离子与锌离子的摩尔比，即 Ca/Zn＞1.50。

本发明镁合金表面生物活化溶液的应用，是使用镁合金表面生物活化溶液， 在镁合金表面形成生物活性涂层，分为：表面预处理和化学处理，包括以下步骤：

1、合金预处理：将待处理镁合金进行打磨，除去异物。

2、脱脂：将镁合金放入65℃的质量百分比浓度为6-10％的氢氧化钠溶液中 脱脂10-20分钟。

3、活化：室温下，将镁合金放入质量百分比浓度为1％-5％的磷酸溶液中， 活化5秒钟-3分钟。其中，磷酸溶液的体积与待活化镁合金的表面积比为：不小 于100mL/cm²。