[发明专利]一种能够提高医用镁及镁合金表面耐蚀性和生物相容性的涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种能够提高医用镁及镁合金表面耐蚀性和生物相容性的涂层及其制备方法。本发明以含Zn²⁺盐、Ca²⁺盐、H₂PO₄^‑盐及NaNO₃的水溶液组成电解液。利用此电解液，通过电化学沉积法在镁及镁合金表面制备出一种覆盖良好的含锌钙磷盐涂层。本发明所述的涂层属于非化学计量的CaZn₂(PO₄)₂•2H₂O涂层，其突出优势在于改善镁基体耐蚀性的同时能够实现降解，涂层的存在并不会改变基体的可降解性。同时，在涂层降解过程中会释放Zn²⁺，能够促进成骨细胞的分化并抑制破骨细胞的活性，使得基体的生物相容性也得到了提升。因此，此涂层应用于镁合金骨植入医疗器械的前景良好。

技术领域

本发明属于生物医用镁合金表面处理技术领域，具体涉及一种提高医用镁及镁合金耐蚀性和生物相容性的涂层及其制备方法。

背景技术

镁合金由于具有生物可降解性和与人骨类似的弹性模量，因此被认为是一种极具潜力的可降解医用骨植入材料。

但是，镁及镁合金在人体生理环境中腐蚀速度过快，不能很好地满足植入需求，且过快的腐蚀会导致Mg²⁺的大量聚集，对周围细胞有一定的毒害作用。因此改善其腐蚀速率过高的问题是医用镁合金研究的热点。

表面改性技术是针对镁合金降解过快问题的一种解决办法，除此之外，表面改性技术还能够一定程度上改善镁合金的生物相容性。常用的表面改性方法有微弧氧化法、溶胶凝胶法、化学转化法、等离子喷涂法和电化学沉积法等。其中电化学沉积法由于能够在较复杂的结构上制备涂层，因而受到了较为广泛的关注。

使用电化学沉积法制备钙磷盐涂层是前期镁合金表面改性的研究热点，这是因为钙磷盐与人骨成分类似，能够诱导新骨的再生。但是由于复杂的人体环境，单纯依靠钙磷盐的诱导很难达到很好的效果，因此离子掺杂的钙磷盐涂层就被开发了出来，目前应用较多的是氟掺杂钙磷盐涂层、锶掺杂钙磷盐涂层等。

锌元素能增强骨中成骨细胞的吸附和碱性磷酸酶活性，还能抑制体外破骨细胞的分化及活性，对骨折的愈合极为有利。已有部分关于采用磷化处理的方式在钛、铁等基体上制备CaZn₂(PO₄)₂•2H₂O涂层的研究，但磷化处理得到的涂层属于化学计量比涂层，降解性较差，由于镁及镁合金主要用作可降解植入材料，因此涂层也应能够降解，故磷化方式并不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高医用镁及镁合金耐蚀性和生物相容性的涂层及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高医用镁及镁合金耐蚀性和生物相容性的涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）以纯镁或镁合金作为基体材料，用砂纸打磨、清洗干净，备用；

（2）配制电解液，所述电解液由含Zn²⁺盐、Ca²⁺盐、H₂PO₄^-盐及NaNO₃的水溶液组成：电解液中Zn²⁺浓度为0.8~8mmol/L，Ca²⁺浓度为30~50mmol/L，H₂PO₄^-浓度为15~35mmol/L，NaNO₃浓度为0~0.5mol/L；

（3）以经步骤（1）处理好的纯镁或镁合金基体材料为阴极，石墨片为阳极，待电解液加热至60-90℃恒温时，将阴极与阳极同时完全浸入步骤（2）的电解液中，阳极与阴极之间距离为3~5cm；