[发明专利]镁合金表面改性方法

说明书

技术领域

本发明属于医用金属材料领域，具体涉及一种镁合金表面改性方法。

背景技术

镁合金密度约为1.7g/cm³，由于较接近人体骨骼密度(约为1.75g/cm³)，镁合金材料作为新一代可降解医用金属材料有着独特的优势。另外，镁合金材料容易加工成形，加工性能远优于聚乳酸、磷酸钙等其他类型可降解植入材料，并且镁合金材料具有优良的综合力学性能以及独特的生物降解功能，镁同时也是人体所必需的宏量金属元素之一，镁合金的弹性模量约为45GPa，接近于人体骨骼的弹性模量(10～40GPa)，能有效地缓解甚至避免“应力遮挡效应”，镁合金在人体中释放出的镁离子还可促进骨细胞的增殖及分化，促进骨骼的生长和愈合，加上我国镁资源极为丰富，价格也相对低廉，这些都使得镁合金作为可降解金属材料的优选。

然而镁合金材料却存在腐蚀速度太快，甚至无法控制的问题，一个镁合金心血管支架在体外模拟体液中放置一至两个星期，基本上就腐蚀降解完，很难达到植入物在人体所需要的服役期，并且降解过快还会导致溶血、溶骨等问题。当前解决上述问题的有效方法之一是表面改性，但仅仅表面改性还远远不够，作为一种体内植入材料，镁合金材料的细胞响应性也需要进一步增强，以促进组织的尽快修复，从而进一步降低对材料腐蚀/降解时间的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镁合金表面改性的方法，该方法克服了羟基磷灰石涂层电沉积技术的缺点，通过简单化学方法在微弧氧化镁合金表面成功制备羟基磷灰石涂层，不需要较大型的仪器设备，制备方便，成本较低。

本发明采取的技术方案如下：

1、一种镁合金表面改性方法，将镁合金表面预处理后进行微弧氧化，形成微弧氧化涂层，然后在微弧氧化涂层上沉积一层聚多巴胺，将沉积上聚多巴胺的镁合金浸入羟基磷灰石溶液中得到表面改性的镁合金。

进一步，具体包括如下步骤：

(1)基材表面预处理

将镁合金表面进行预处理，获得具有洁净金属表面的镁合金；

(2)微弧氧化

以5～50g/L Na₂SiO₃溶液和1～5g/L KOH溶液为电解液，步骤(1)处理后的镁合金为阳极，石墨为阴极，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表面微弧氧化处理，处理时间为5～30min，得到表面具有微弧氧化涂层的镁合金；

(3)沉积聚多巴胺

将步骤(2)处理后的镁合金在1～6mg/mL的盐酸多巴胺溶液中浸泡0.5～8小时，得到表面沉积聚多巴胺薄膜层的镁合金；所述盐酸多巴胺溶液用10mM，pH值为8.5的Tris缓冲溶液配制；

(4)沉积羟基磷灰石

将步骤(3)处理后的镁合金在0.1～1mol/L的羟基磷灰石溶液中浸泡0.5～8小时，得到表面改性的镁合金。

进一步，所述步骤(2)中所述Na₂SiO₃溶液浓度为15g/L，所述KOH溶液浓度为3g/L。

进一步，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，处理时间为10min。

进一步，所述步骤(3)中所述盐酸多巴胺溶液浓度为2mg/mL，浸泡时间为2小时。

进一步，所述步骤(4)中所述羟基磷灰石溶液浓度为0.5mol/L，浸泡时间为2小时。

本发明的有益效果在于：本发明首先以微弧氧化在镁合金表面形成涂层，然后结合多巴胺自聚合，在镁合金表面沉积羟基磷灰石涂层。微弧氧化可以为镁合金提供腐蚀防护作用，羟基磷灰石属于生物活性可降解陶瓷，将其沉积于微弧氧化镁合金表面，则可以有效提高生物活性，促进成骨细胞在材料表面的粘附和生长，从而满足镁合金作为体内植入材料的需求。本发明与现有的电沉积法制备羟基磷灰石涂层相比，无需仪器设备，成本较低，扩大了应用范围。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：

图1原始镁合金的扫描电镜图；

图2表面改性后镁合金的扫描电镜图；

图3表面改性后镁合金的能谱图；

图4表面改性前后镁合金的动电位极化曲线图；

图5MTT法检测成骨细胞在原始镁合金和表面改性后镁合金提取液中培养1、4、7天的细胞活性图。