[发明专利]含细胞响应性耐腐蚀涂层的镁合金及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于医用金属材料领域，具体涉及一种含细胞响应性耐腐蚀涂层的镁合金及其制备方法和应用。

背景技术

医用镁合金材料具有优异的机械性能，在人体内会被逐步腐蚀降解，最终被机体吸收代谢，在生理环境中具有可降解能力。金属镁存在于骨组织中，镁合金与人骨的力学性能相近，如弹性模量。镁合金作为硬组织修复替代材料，无需考虑金属离子释放的毒性和二次手术问题，可以解决目前可降解高分子材料存在的强度、刚度不够的问题，具有重要的应用价值和广阔的应用前景，因此医用镁合金正逐步受到研究人员的广泛关注。但是，镁合金的耐腐蚀性差，在人体内的降解速度与组织愈合速度不匹配，直接影响植入的成功率，进而限制了镁合金在临床中的应用。

针对上述问题，现有技术采用等离子体阳极氧化技术进行改进，等离子体阳极氧化技术作为一种原位生成涂层的表面改性技术，能够制备具有牢固结合力的涂层附着于基材上，提供良好的耐腐性能。但等离子体阳极氧化形成的涂层多是粗糙、多孔、有裂痕的表面，且不具有生物活性。因此，仍旧有必要对镁合金表面改性技术进行进一步探讨。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含细胞响应性耐腐蚀涂层的镁合金，该镁合金先以等离子体阳极氧化进行预处理，然后进行逐层自组装，从而有效提高了镁合金的耐腐蚀性和细胞响应性；同时，本发明还提供了含有该生物活性涂层的镁合金的制备方法及其在制备医用硬组织植入材料中的应用。

本发明采取的技术方案如下：

1、含细胞响应性耐腐蚀涂层的镁合金，所述镁合金表面具有细胞响应性耐腐蚀涂层，所述涂层由等离子体阳极氧化涂层和叠层结构组成，所述叠层结构以壳聚糖-聚苯乙烯磺酸钠为重复单元涂覆于等离子体阳极氧化涂层上。

优选的，所述重复单元的重复次数为5～30次。

优选的，所述等离子体阳极氧化涂层以5～50g/L Na₂SiO₃溶液和1～5g/L KOH溶液为电解液，镁合金为阳极，石墨为阴极进行等离子体阳极氧化得到。

2、含细胞响应性耐腐蚀涂层的镁合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)基材预处理

将镁合金表面进行预处理，获得具有洁净的金属表面的镁合金；

(2)等离子体阳极氧化

以5～50g/L Na₂SiO₃溶液和1～5g/L KOH溶液为电解液，以步骤(1)处理后的镁合金作为阳极，石墨作为阴极，将镁合金和石墨浸入电解液中，采用电压为200～500V、频率为100～1000Hz、占空比为10％～50％、阴阳间距为3～6cm的直流脉冲电源对镁合金进行等离子体阳极氧化处理，处理时间为5～30min，得到表面具有等离子体阳极氧化涂层的镁合金；

(3)逐层自组装

将步骤(2)获得的具有等离子体阳极氧化涂层的镁合金先用1～10mg/mL的聚乙烯亚胺溶液浸泡1～15min，然后依次旋涂1～10mg/mL壳聚糖-乙酸溶液和1～10mg/mL聚苯乙烯磺酸钠溶液，旋涂速度500～5000rpm，每次旋涂时间10～60s；旋涂时每涂一层后先用水清洗再旋涂下一层；旋涂完毕后氮气吹干，即得表面含细胞响应性耐腐蚀涂层的镁合金。

优选的，所述步骤(2)中所述Na₂SiO₃溶液的浓度为15g/L，KOH溶液的浓度为3g/L。

优选的，所述步骤(2)中所述直流脉冲电源的电压为350V、频率为100Hz、占空比为30％、阴阳间距为4cm。

优选的，所述步骤(3)中所述聚乙烯亚胺溶液、壳聚糖-乙酸溶液和聚苯乙烯磺酸钠溶液的浓度均为5mg/mL。

优选的，所述步骤(3)中所述旋涂速度为2000rpm，每次旋涂时间20s。

优选的，所述步骤(3)中所述壳聚糖-乙酸溶液以壳聚糖为溶质，体积分数为0.3％的乙酸溶液为溶剂配制而成。

3、含细胞响应性耐腐蚀涂层的镁合金作为植入材料的应用。