[发明专利]一种医用镁合金表面羟基磷灰石和氧化石墨烯复合生物涂层的电沉积制备方法

说明书

本发明公开一种医用镁合金表面羟基磷灰石和氧化石墨烯复合生物涂层的电沉积制备方法，包括步骤1：将羟基化的纯镁或镁合金在水解的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中且室温下浸渍5～60分钟，然后在60～120℃下，加热30～60分钟，得到硅烷化的纯镁或者镁合金；步骤2：以硅烷化的纯镁或镁合金为阴极，石墨片为阳极，置于氧化石墨烯电解液中进行电沉积，得到具有羟基磷灰石和氧化石墨烯复合涂层的纯镁或者镁合金；其中，所述氧化石墨烯电解液的pH为4～5，所述氧化石墨烯电解液的温度为55～65℃，所述电沉积的沉积电压为10～15V，沉积时为间0～60min。采用电沉积制备羟基磷灰石和氧化石墨烯复合生物涂层，并优化了电解质的pH和温度以及沉积电压和沉积时间，使得生物涂层致密均匀。

技术领域

本发明涉及生物医用复合材料制备技术领域，更具体的是，本发明涉及一种医用镁合金表面羟基磷灰石和氧化石墨烯复合生物涂层的电沉积制备方法。

背景技术

近年来，镁及镁合金已经成为医用植入金属材料研究的热点。与现有骨植入生物材料相比，镁合金具有良好的力学性能，镁合金的密度及弹性模量，与人体骨组织接近，可以有效减小应力遮挡效应；此外，镁合金具有良好的生物相容性及生物活性。更重要的是，镁合金在体内可以被完全降解吸收，作为医用植入材料勿需二次手术取出。然而，镁合金在生理环境下的降解过快，极大的限制了其在临床方面的应用。涂层技术已经被认为是提高镁合金耐腐蚀性能的有效手段。传统镁合金的表面涂层单纯地注重于解决镁合金的耐蚀性，而对于植入体内的医用镁合金来说，还要求其对人体无害并具有较好的生物相容性。

在众多涂层材料中，羟基磷灰石(HA)成为生物医用植入材料中理想的涂层材料。羟基磷灰石是天然骨的主要无机成分，在骨质中约占60wt.％。羟基磷灰石具有良好的生物活性，植入人体后能在短时间内与人体的软硬组织紧密结合。但是，羟基磷灰石的力学性能较差，表现为脆性大、耐磨性不好，目前针对羟基磷灰石的研究，重点是通过与其它材料的复合，来改善其生物力学性能。

氧化石墨烯(GO)不但含有大量丰富的含氧官能团，而且具有良好的生物相容性和机械性能。氧化石墨烯能促进羟基磷灰石在模拟体液中的生长从而形成氧化石墨烯/羟基磷灰石复合材料，这种GO/HA复合材料能够使干细胞增殖并加速其分化，从而成功的用于骨再生治疗。此外，有研究表明，氧化石墨烯还具有抗菌性能，能够防止植入诱导期间的感染。

含有氧化石墨烯纳米复合材料的制备技术国内外已有不少文献报道。文献报道：壳聚糖/氧化石墨烯/羟基磷灰石复合材料的制备(F.Mohandes等RSC Adv.,2014,4,25993)；氧化石墨烯/羟基磷灰石复合材料的制备(Guangyao Xiong等MaterialsCharacterization 107(2015)419–425)复合支架。以上报道存在以下缺陷：合成羟基磷灰石纳米颗粒后加入前驱液中，致使纳米颗粒不能很好的均匀分散在支架上。

CN 102569749 A的专利公开了一种石墨烯-羟基磷灰石纳米复合材料及其制备方法，采用氨基酸水热法制备石墨烯-羟基磷灰石纳米复合材料，该发明专利制备条件苛刻，对设备要求高，能耗也高。CN 104415399A公开了一种湿化学法制备羟基磷灰石-石墨烯纳米复合粉末的方法，采用氨水调节混合液在碱性条件下得到羟基磷灰石-石墨烯前驱体浆料，然后将前驱体浆料熟化后，形成复合材料，该发明的制备条件虽然简单但是在碱性条件下复合形成，而人体体液的pH为7.5左右，难以保证此复合材料在人体中的机械性能和生物相容性。

发明内容

本发明设计开发了一种医用镁合金表面羟基磷灰石和氧化石墨烯复合生物涂层的电沉积制备方法，在纯镁或者镁合金表面原位电沉积有羟基磷灰石和氧化石墨烯复合生物涂层，并优化了氧化石墨烯的含量，电解质的pH和温度以及沉积电压和沉积时间，使得纯镁或者镁合金表面的生物涂层致密均匀，提高生物涂层的稳定性。

本发明提供的技术方案为：

一种医用镁合金表面羟基磷灰石和氧化石墨烯复合生物涂层的电沉积制备方法，包括如下步骤：