[发明专利]一种生物医用可降解镁合金的生物活性表面涂层及制备

说明书

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，特别适用于生物医用材料的表面改性领域；具体涉及为一种生物医用可降解镁合金的生物活性表面涂层及制备。

背景技术

近年来，镁合金以其良好的生物力学性能、生物相容性和体内可降解性能，而受到人们的极大关注，有望成为新一代可降解植入材料。镁合金具有高的比强度和比刚度，其强度最高要超过200MPa；纯镁密度在1.74g/cm³左右，与人骨的密质骨密度（1.75g/cm³）相当；镁合金的杨氏模量约为45GPa，比其它医用金属更接近人骨的弹性模量（20GPa左右），可明显减小应力遮挡效应。

镁合金作为可降解植入材料，植入后的降解速度过快，特别是在植入初期，导致局部高的pH值环境，使伤口不易愈合，并产生炎症反应等问题。同时因为降解过快，镁合金的降解产物氢气未能被机体及时吸收而形成气泡在组织局部聚集。为了控制镁合金在体内的降解速度，可采用表面处理、纯净化及合金化等方法，表面处理方法是其中非常重要的途径。表面化学转化膜、化学沉积技术、电化学沉积、高分子涂层技术等都已应用于生物可降解镁合金的表面处理，以期控制镁合金在人体环境中的腐蚀速度。采用上述方法在可降解镁合金表面制备出的涂层往往生物活性较低，缺乏促进周围骨组织生长的能力。

锶（Sr）是人体中存在的一种微量元素，锶元素具有良好的骨相容性，能够促进成骨细胞的生长，促进骨的重建过程，同时能够抑制破骨细胞的生长，防止溶骨现象。近年来用含锶物质促进骨愈合的研究引起人们的广泛关注。将锶元素引入可降解镁合金表面涂层中，有望提高镁合金植入器件的生物活性，促进周围骨组织的愈合。目前尚未见将锶元素引入到可降解镁合金表面涂层中的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物医用可降解镁合金的生物活性表面涂层及制备，本发明可以控制可降解镁合金的降解速度，并具有良好的生物活性。

本发明提供了一种生物医用可降解镁合金的生物活性表面涂层，该生物活性表面涂层的特征为引入锶元素作为涂层的活性元素，锶元素的原子百分比为1~10at.%，涂层的厚度为1~25μm。

本发明还提供了所述生物活性表面涂层的制备方法，该生物活性表面涂层的制备方法可以为化学沉积，电化学沉积和微弧氧化方法。

本发明提供的所述生物活性表面涂层的制备方法，所述化学沉积法是将镁或镁合金浸入一定成分的含锶元素的溶液中，在37~100℃温度下，在镁或镁合金表面反应沉积一层含锶元素的化学沉积涂层。所述电化学沉积法是将镁或镁合金浸入一定的含锶元素溶液中，并在镁或镁合金周围加一电场，在电压为0.1~0.5V、温度为25~90℃条件下，溶液中的离子定向移动，并在镁或镁合金表面进行电化学反应和化学反应，最终在其表面形成含锶的涂层。所述微弧氧化法是将镁或镁合金浸入特定的含锶元素的电解液中，通以300~500V电压、500~1000Hz频率的交流电信号，在交流电压作用下，镁或镁合金与电解液的中成分发生化学及电化学反应，在镁或镁合金表面生成一层含锶的陶瓷层。

本发明提供的所述生物活性表面涂层的制备方法，所述镁或镁合金包括：纯镁；现有商用镁合金，如Mg-Mn，Mg-Al-Zn，Mg-Al-Mn,Mg-Al-Si，Mg-Al-RE，Mg-Al-Ca，Mg-Al-Ca-RE，Mg-Al-Sr，Mg-Zn-Zr，Mg-Zn-Al，Mg-Zn-Al-Ca，Mg-Zn-Mn，Mg-RE-Zr，Mg-RE，Mg-RE-Mn，Mg-RE-Zn，Mg-Sr，Mg-Si，Mg-Ca,Mg-Zn,Mg-Nd-Zn-Zr等镁合金系；以及为了提高镁合金性能而设计的新的镁合金体系。

本发明提供的所述生物活性表面涂层的制备方法，所述化学沉积或电化学沉积方法，其电解液中含锶物质为硝酸锶；所述微弧氧化处理方法，电解液中的含锶物质为氢氧化锶。