[发明专利]一种医用镁合金表面电活性防腐涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物大分子与电活性低聚物非水相复合自组装及其在镁合金表面形成涂层的制备方法，属于高分子自组装和生物医用材料制备领域。

技术背景

镁合金作为新型医用金属材料，具有优异的生物相容性，生物可降解性和适宜的机械性能，使其在医用植入材料上有潜在的应用。尽管镁及镁合金作为医用移植材料具有诸多优势，但活泼的化学性质导致其在生理环境下极易发生降解，这一缺陷严重制约了镁及镁合金在临床上的应用。为了调控镁及镁合金的降解速率增加其实用性，通常对其进行表面涂层处理。常用的表面涂层技术有电沉积法、直接浸涂法、微弧氧化法等(J BIOMED MATER RES B, 2015,103,342-354)。其中电沉积技术作为一种比较方便而且经济的方法，在生物涂层制备过程中具有广泛的应用。天然大分子因其具有良好的生物相容性，生物可降解性，来源广泛而受到研究工作者的关注。葡聚糖(Dextran)是由蔗糖溶液中培养的细菌，通过酶催化进行发酵得到的一种多糖类天然大分子，对温度和pH有着较好的稳定性，其主要的用途是在血浆代用品方面，多在各类休克时使用。由于葡聚糖单个糖环上具有三个羟基，化学活性高，可以通过对葡聚糖进行改性修饰以制备出满足不同需求的双亲性葡聚糖功能衍生物。Haiping Li 等人在生物大分子葡聚糖(Dex)表面接入缩氨酸，形成双亲大分子，在水溶液中成功自组装，得到具有核壳结构的纳米粒子PDDNs，研究结果表明，制备的粒子无细胞毒性，在药物运输上有潜在的应用(Polym.Chem.,2013,4,2235-2238)；Koji Nagahama等人在葡聚糖表面接入姜黄素(CCM)制备得到双亲大分子dextran-CCM，在水溶液中成功自组装得到纳米粒子，该纳米粒子能成功进入海拉细胞内，在癌症治疗上具有潜在应用(Bioorg.Med.Chem.Lett.,2015, 25,2519–2522)。目前对于葡聚糖自组装胶体粒子的研究较多，但将基于葡聚糖的功能自组装胶体粒子用于生物涂层领域还鲜有报道。

葡聚糖的自组装行为研究目前只限于水相，而水相自组装不利于在镁合金表面制备涂层，因此本项目实现了葡聚糖的非水相自组装，在组装之后将胶体粒子固定在镁合金表面，制备生物纳米涂层，提高镁合金的耐腐蚀性能。

发明内容

本专利发明了一种医用镁合金表面电活性防腐涂层的制备方法，该方法操作简单，条件温和。即首先将改性的天然多糖与电活性小分子在选择性溶剂中自组装制备得到复合胶体粒子溶液，然后通过表面处理技术将上述粒子固定在镁合金表面，制备生物涂层材料。

本发明采用如下的技术方案：

一种医用镁合金表面电活性防腐涂层的制备方法，其特征步骤为：

(1)双亲大分子的制备：称取适量葡聚糖(Dex)溶解于二甲亚砜(DMSO)中，形成均一溶液；称取适量小分子咖啡酸(CA)溶解于DMSO中，并依次加入适量催化剂1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)，活化10min；最后将Dex溶液加入到CA溶液中，该混合液室温下反应24h，反应结束后加入沉淀剂，将产物沉淀析出，于去离子水中透析，透析液冷冻干燥，得到双亲大分子Dex-CA；

(2)苯胺四聚体的合成：称取5.50g N-苯基对苯二胺溶解于丙酮和稀盐酸的混合溶液中，冰浴下搅拌使其完全溶解得溶液A；将等量过硫酸铵溶于丙酮和去离子水混合溶液中，搅拌使其完全溶解，然后在剧烈搅拌下滴加到溶液A中，继续冰浴反应4h。产物进行离心，并用 0.1mol/L稀盐酸和丙酮洗涤，在烘箱中干燥48h得到酸掺杂的苯胺四聚体；

(3)复合自组装胶体粒子溶液的制备：称取适量Dex-CA和苯胺四聚体TANi，溶于良溶剂 DMSO中，在搅拌条件下，向上述溶液中逐滴滴加沉淀剂，促使Dex-CA/TANi发生自组装，得到复合自组装胶体粒子溶液；

(4)镁合金表面涂层的制备：将镁合金用2000目砂纸打磨至无氧化层，依次在无水乙醇、丙酮中超声清洗10～15min，室温晾干备用，然后将步骤(3)中制备的自组装胶体粒子通过电泳沉积技术固定在镁合金表面，得到基于葡聚糖复合自组装胶体粒子的涂层材料。

步骤(1)中Dex的分子量分别为2万和4万，Dex，CA，EDC，DMAP的摩尔量之比分别为1:1:1:1，1:2:2:2，1:3:3:3，1:6:6:6。