[发明专利]一种在可降解金属表面促骨再生及调控腐蚀的金属-有机/无机杂化涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种在可降解金属表面促骨再生及调控腐蚀的金属‑有机/无机杂化涂层及其制备方法，通过交替液相沉积的方式，结合化学配位螯合原理，制备得到可以促骨再生及腐蚀降解调控的金属‑有机/无机杂化涂层，该涂层针对性的解决了可降解金属尤其是锌基金属促骨整合再生活性不足的问题，从促骨生成、促血管生成同时抑制破骨细胞分化三个方面入手，达到了促骨愈合再生的目的。并且解决了锌基金属腐蚀不均匀的问题，改变了锌金属的腐蚀降解模式，避免了局部腐蚀和小孔腐蚀的发生，能够有效防止锌金属提前断裂失效。

技术领域

本发明属于生物材料表面改性技术领域，具体涉及到一种在可降解金属表面促骨再生及调控腐蚀的金属-有机/无机杂化涂层及其制备方法。

背景技术

锌基可降解金属具有理想的腐蚀速度、良好的机械性能以及锌离子潜在的功能性，在骨植入体材料领域展现出了巨大的应用前景。然而，锌金属不稳定的腐蚀行为、过量锌离子释放导致的细胞毒性以及促骨愈合再生功能不足等限制了其临床转化应用。通过表面改性手段能够有效解决上述问题。

尽管已有大量针对锌表面改性的研究，但是当前的大部分改性涂层主要集中于改善锌金属的腐蚀行为以及提高其生物相容性，从临床转化的角度来看仍存在很多不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种在可降解金属表面促骨再生及调控腐蚀的金属-有机/无机杂化涂层及其制备方法，其一针对锌金属促骨愈合再生活性不足的问题，可以通过在锌金属表面构建金属-有机/无机杂化涂层，达到促骨生成，促血管生成同时抑制破骨细胞分化的功能，进而实现促骨愈合再生的目的；其二针对锌基金属腐蚀降解不均匀的问题，可以通过在可降解金属表面构建金属-有机/无机杂化涂层，解决现有问题中锌金属局部及小孔腐蚀严重，易造成提前断裂失效的问题。

为达上述目的，本发明提供了一种在可降解金属表面促骨再生及调控腐蚀的金属-有机/无机杂化涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备金属基底后，将金属基底置于锌离子和磷酸根离子的混合溶液中反应，制得磷酸锌层；

S2：于磷酸锌层表面滴加多巴胺溶液，室温静置并清洗干燥，重复滴加、清洗以及干燥的步骤4-5次，制得预处理的样品；

S3：将预处理后的样品依次置于膦酸溶液、钙离子溶液以及硅酸盐溶液中沉积并清洗吹干；

S4：将清洗吹干后的样品再依次沉积并清洗吹干5-8次，清洗干燥，制得在可降解金属表面促骨再生及调控腐蚀的金属-有机/无机杂化涂层。

采用上述方案的有益效果是：通过磷酸化和多巴胺沉积在金属表面构建一层富羟基的预处理层。随后膦酸分子通过共价结合以及化学吸附的方式固定在金属表面。表面的膦酸分子与溶液中的钙离子以及原位释放的锌离子配位螯合，形成金属-膦酸复合物，被固定的金属离子作为形核位点，诱导无机硅酸盐的原位生长。在多次交替过程中，形成了金属-有机/无机复合杂化功能涂层。

进一步地，步骤S1金属基底通过以下方法制得：将金属依次打磨、抛光、清洗并干燥后制得；其中清洗包括依次使用蒸馏水、无水乙醇和丙酮于超声条件下清洗1-3次，每次清洗时间3-5min。

优选的，金属基底为锌或其合金。

进一步地，步骤S1制备磷酸锌层的反应温度为50-60℃，反应时间为5-10min，混合溶液中锌离子的浓度为0.06-0.08mol/L，磷酸根离子的浓度为0.2-0.4mol/L，混合溶液的pH为3.9-4.0。

进一步地，步骤S2多巴胺溶液的浓度为1-4mg/mL，室温静置的时间为30-40min。

优选的，多巴胺溶液的浓度为2mg/mL。