[发明专利]镁合金表面可降解复合膜层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种镁合金表面可降解复合膜层及其制备方法与应用，复合膜层，包括微弧氧化膜层和复合膜层，微弧氧化膜层附着于镁合金基体的表面，复合膜层附着于微弧氧化膜层上，所述复合膜至少包括一层自组装膜，每层均包括壳聚糖‑纳米二氧化钛‑明胶层和肝素钠层，或每层均包括壳聚糖‑明胶层和肝素钠层。当在微弧氧化膜层上附着复合膜层时，可以显著提高镁合金基体的耐蚀性能，但会或多或少影响镁合金基体的润湿性能，当在复合膜层中加入纳米二氧化钛时，不但可以进一步提高复合膜层的耐蚀性能，还可以提高复合膜层的润湿性能，并能为钙磷化合物的形成提供较多的形核位点，显示出更好的骨整合性能；通过提供更多的胞材结合位点，促进了细胞黏附及增殖。

技术领域

本发明属于镁合金表面改性技术领域，特别是涉及一种镁合金表面可降解复合膜层及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

传统的金属生物材料通常要求金属在体内具有良好的耐蚀性，而新的可生物降解金属要求其主要成分是可以被人体代谢的必需金属元素，能够在体内逐渐溶解，且植入体任务完成时能够完全溶解以帮助组织愈合而没有植入体残留。不锈钢和钛合金的机械强度和断裂韧性较好，广泛应用于生物医学领域，但是两者通常具有腐蚀过程释放有毒离子，机械性能与硬组织不匹配，且在生理环境中不可降解，可能需要通过二次手术移除等缺点。

镁基金属被认为能够满足一些要求，它们具有较低的质量密度(ρ＝1.74-2.0g/cm³)和弹性模量(杨氏模量E＝41-45GPa)，这两者都与人体骨骼相似(ρ＝1.8-2.1g/cm³；E＝3-20GPa)，使其不易在承重负荷下引起应力屏蔽；与陶瓷和聚合物生物材料相比，镁合金具有更高的强度/重量比，更高的断裂韧性和更高的抗拉强度；镁是人体的必需元素，具有良好的骨传导性，可以促进新的骨组织的生长，增强骨整合，提高植入物的稳定性；镁合金的电极电位小而可生物降解的优点使其无需进行二次手术。然而，现有的镁合金仍然存在一些缺点，其中一个重要的缺点是镁在生理条件下腐蚀速度太快，镁合金作为植入体材料还没完全发挥作用时，镁基材料就被人体所吸收，无法起到应有的支撑作用；镁合金在含氯环境中腐蚀，生成可溶性氢氧化镁，氯化镁和氢气，而氢会进入气穴导致不良反应并抑制骨骼生长。

为了解决现有镁合金的缺点，提出表面改性作为控制镁合金降解速率的有效方法，

针对镁合金的表面改性，目前主要应用的技术为微弧氧化(Micro-arcoxidation,MAO)，溶胶-凝胶技术，碱热处理，氟化物处理，电化学沉积，浸涂，物理气相沉积和阳极氧化。

为使镁合金植入体的降解速率得到延缓，在基体材料上增加膜层是一种较为简单的方法，在众多的表面改性方法中，MAO技术是最有前景的表面处理技术之一，MAO技术是一种以阳极氧化技术为基础发展起来的新型表面改性技术，在高压放电下进行，反应期间释放等离子体，并且等离子体化学和热化学、电化学共同起作用，以在衬底的表面上制备出氧化物的陶瓷膜层，对基体材料起到极高的保护作用，与阳极氧化处理相比，在性能良好的电解质中，MAO技术生成的膜层致密，具有良好的粘附性和耐磨性。为了提高MAO膜层的生物相容性和生物活性，将Ca和P引入电解质中，优化膜层中的Ca/P比，能够同时提高MAO膜层的耐蚀性。但是发明人发现，MAO反应过程中产生的熔化的氧化物和气泡从微弧放电通道中抛出会导致MAO膜层表面产生孔隙，最终形成较高的孔隙率，难以在腐蚀环境中起到理想的保护镁合金基底的作用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种镁合金表面可降解复合膜层及其制备方法与应用，该可降解复合膜层可以提高镁合金的耐蚀性、表面粗糙度和生物相容性。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：