[发明专利]一种表面原位生长有复合生物涂层的镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物防护涂层技术领域，尤其涉及一种表面原位生长有复合生物涂层的镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有可降解、生物相容性好、促进骨修复等优点，是极具潜力的人体植入材料。但合金耐蚀性差、降解速度过快，会导致植入件早期破坏、产生过量氢气，并致使局部体液或血液pH值过高，造成溶血、溶骨现象。如何提高镁合金耐蚀性是推动其临床应用的关键。

合适的生物涂层是改善镁合金植入件耐蚀性的有效方法。为此人们开发了多种涂层，如磷酸钙盐、阳极氧化膜、高分子聚合物、MgF₂，以及各种复合涂层等。这些涂层材料各有优势，但也分别存在耐蚀性改善效果有限、脆性大、不易降解、不能促进骨细胞再生、制备工艺复杂等不足。因此，急需要开发出一种生物相容性好、耐蚀、工艺简单的生物涂层材料。

水滑石具有层状结构，其典型分子式是Mg₆A1₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O，由Mg²⁺、Al³⁺、OH^-构成主体层板，其中Mg²⁺和Al³⁺可被其它同价阳离子取代，层间CO₃^2-通过氢键与层板连接，也可用其它阴离子进行插层替换，形成各种类水滑石。其特殊的结构使此类材料具有许多独特的性质，如超强的吸附能力和层间阴离子的可交换性。因此，水滑石类化合物不仅用于镁合金的腐蚀防护，如报道的在AZ91和AZ31镁合金上原位生长的Mg-Al水滑石膜，耐蚀性好，且绿色环保，是一种很有前景的防护方法；除此之外，它们还被用作药物缓释载体以及核苷酸、DNA等的载体。足见，水滑石类化合物生物相容性好、可降解；尤其原位生长的膜层与基体结合力强，显示了优良的耐蚀性。但目前在镁合金表面用原位生长法制备的体系以Mg-Al水滑石为主，而Al³⁺对生物体有毒性，需要开发更适合人体环境的其它类水滑石生物涂层。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种在镁合金表面原位生长除Mg-Al水滑以外的类水滑石复合生物涂层的制备方法以及根据该制备方法得到的表面原位生长有Mg-Fe类水滑石/碳酸盐复合涂层的镁合金。

一种医用镁合金表面原位生长Mg-Fe类水滑石/碳酸盐复合涂层的制备方法，首先将镁合金样品浸泡在前处理溶液中，表面生长出前驱体膜；然后将前驱体膜放入后处理溶液中转变为Mg-Fe类水滑石/碳酸盐复合涂层。前处理溶液是将纯镁板放入饱和碳酸溶液中在室温下溶解，取走纯镁板后，逐滴加入铁盐溶液引入Fe³⁺并调整其浓度和溶液pH值；后处理溶液是在前处理液基础上，用碱性溶液调节pH值所得。医用镁合金为不含铝或其他对人体有害元素的镁合金。

进一步地，如上所述的方法，所述的不含铝或其他对人体有害元素的镁合金为MgCa、MgZn。

进一步地，如上所述的方法，所述的铁盐溶液是浓度为1～5mol/L的FeCl₃、Fe(NO₃)₃中的一种。

进一步地，如上所述的方法，所述的前处理溶液的pH值为3～7，后处理溶液的pH值为10～12。

进一步地，如上所述的方法，所述碱性溶液是浓度为1～4mol/L的Na₂CO₃、NaOH、K₂CO₃、KOH中的一种或其混合溶液。

进一步地，如上所述的方法，所述的前处理溶液温度为室温至60℃，前处理时间为20min～2h。

进一步地，如上所述的方法，所述的后处理溶液温度为50～90℃，后处理时间为12～36h。

本发明还提供一种根据如上任一所述的方法制备得到的表面原位生长有Mg-Fe类水滑石/碳酸盐复合涂层的镁合金。

附图说明

图1为本发明实施例1中Mg-Fe类水滑石/碳酸盐复合涂层的X射线衍射图谱；

图2为本发明实施例1中Mg-Fe类水滑石/碳酸盐复合涂层与MgCa合金基体在Hank’s溶液中的的极化曲线图；

图3为本发明实施例3中Mg-Fe类水滑石/碳酸盐复合涂层的电镜图。

具体实施方式