[发明专利]纯镁表面超声微弧氧化-植酸-丝素蛋白多级复合生物活性涂层复合材料的制备方法

摘要

纯镁表面超声微弧氧化‑植酸‑丝素蛋白多级复合生物活性涂层复合材料的制备方法，涉及一种制备纯镁生物活性涂层复合材料的方法。本发明是要解决镁合金作为新的骨固定材料和植入材料时作为一种异体物质植入人体内，在体内耐蚀性差，降解速率过快的技术问题。本发明方法按以下步骤进行：一、纯镁试样表面预处理；二、配置微弧氧化电解液；三、超声微弧氧化处理；四、浸泡加热后处理。本发明采用微弧氧化技术来处理纯镁，同时考虑微弧氧化电解液的性质，有效提高涂层和基体的结合强度，微弧氧化后处理又能有效地堵住微弧氧化的部分孔隙，并提高了耐蚀性能，获得具有高效生物活性的镁生物活性涂层复合材料。本发明应用于制备骨固定材料和植入材料。

主权项

一种纯镁表面超声微弧氧化‑植酸‑丝素蛋白多级复合生物活性涂层复合材料的制备方法，其特征在于纯镁表面超声微弧氧化‑植酸‑丝素蛋白多级复合生物活性涂层复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、纯镁试样表面预处理：用浓度为1mol/L～2mol/L的NaOH水溶液超声清洗纯镁试样两次，每次清洗15min～20min，自然晾干，得到干燥的纯镁试样，在干燥的纯镁试样上钻一个圆孔，然后用砂纸对钻孔后的纯镁试样表面进行粗磨，再依次用质量浓度为10％的H₃PO₄、蒸馏水、浓度为80g/L的NaHCO₃和蒸馏水清洗粗磨后的纯镁试样，自然晾干后在纯镁试样的圆孔处拴上铝丝，放入密封袋中密封备用，得到预处理后的纯镁试样；二、配置微弧氧化电解液：将Na₂SiO₃加入到蒸馏水中搅拌至完全溶解，得到浓度为30g/L的Na₂SiO₃水溶液；将碱性电解质加入到蒸馏水中搅拌至完全溶解，得到浓度为20g/L的碱性电解质水溶液；将浓度为30g/L的Na₂SiO₃水溶液倒入浓度为20g/L的碱性电解质水溶液中，得到混合溶液，然后将KF加入到混合溶液中搅拌至混合均匀，得到微弧氧化电解液；所述的浓度为30g/L的Na₂SiO₃水溶液与浓度为20g/L的碱性电解质水溶液混合时的体积比为1:1；KF的质量与混合溶液的体积比为10g:1L；所述的碱性电解质是KOH；三、超声微弧氧化处理：将步骤二得到的微弧氧化电解液倒入不锈钢电解槽中，对装入微弧氧化电解液的不锈钢电解槽进行超声震荡处理，微弧氧化设备阴极连接装入微弧氧化电解液的不锈钢电解槽，微弧氧化设备阳极连接步骤一得到的预处理后的纯镁试样上的铝丝，设置微弧氧化设备的阴及和阳极之间的距离为40mm～60mm，启动微弧氧化设备，然后在超声波频率为30kHz～60kHz、微弧氧化电压为150V～400V、脉宽为25μs～80μs、脉冲频率为300Hz～800Hz和占空比为0.9％～6.4％的条件下氧化10min～30min，关闭微弧氧化设备及超声波振荡设备，得到超声微弧氧化处理后的镁试样，采用无水乙醇和蒸馏水对超声微弧氧化处理后的镁试样进行冲洗至表面干净，自然晾干，得到干燥的超声微弧氧化处理后的镁试样；四、浸泡加热后处理：将植酸、硼酸和氟化钠混合加入到蒸馏水中，得到植酸的混合溶液，超声震荡混合均匀，向植酸的混合溶液中加入浓度为4mol/L～12mol/L的氢氧化钠调节植酸的混合溶液的pH为7～8，加热pH为7～8的植酸的混合溶液至温度为20℃～90℃，将步骤三得到的干燥的超声微弧氧化处理后的镁试样浸泡在温度为20℃～90℃的植酸的混合溶液中10min～50min，取出后自然晾干，得到植酸处理过的镁试样；将丝素蛋白粉溶解于CaCl₂‑CH₃CH₂OH‑H₂O的三元溶液中，在温度为70℃～75℃的条件下搅拌1h～5h，得到丝素蛋白混合溶液，将丝素蛋白混合溶液装入透析袋中透析3天～5天，得到丝素蛋白水溶 液，将步骤四得到的植酸处理过的镁试样浸泡在丝素蛋白水溶液中0.5h～3h，取出后自然晾干，得到纯镁表面超声微弧氧化‑植酸‑丝素蛋白多级复合生物活性涂层复合材料；所述的植酸的混合溶液中植酸的浓度为2.5g/L～10g/L、硼酸的浓度为10g/L～50g/L、氟化钠的浓度为1g/L～5g/L氟化钠；所述的丝素蛋白粉的质量与CaCl₂‑CH₃CH₂OH‑H₂O的三元溶液的体积比为1g:(2mL～50mL)。