[发明专利]纯镁或镁合金表面疏水复合生物活性涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及生物医用金属材料的表面处理技术领域，具体涉及一种纯镁或镁合金表面疏水复合生物活性涂层及其制备方法。本发明的工艺流程包括：首先制备镁基体材料表面微弧氧化涂层，然后在微弧氧化涂层的基础上制备羟基磷灰石涂层，形成复合活性涂层，最后对复合活性涂层进行疏水处理，形成疏水的复合生物活性涂层。所述的镁合金表面疏水复合生物活性涂层由氧化镁、磷酸镁以及羟基磷灰石组成，并且具有5~10μm的致密层以及带状羟基磷灰石阵列，与模拟体液的接触角大于90°，表现出疏水性。该疏水复合生物活性涂层具有耐腐蚀能力高，生物相容性以及骨诱导能力好等优点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医用金属材料的表面处理技术领域，具体涉及一种纯镁或镁合金表面疏水复合生物活性涂层及其制备方法。

技术背景

中国具有庞大的人口基数以及日益严重的人口老龄化问题，交通事故以及运动创伤的意外频发，导致骨损伤常有发生。在骨修复过程中常常会用到骨植入材料，其中最理想的骨植入材料就是可降解骨植入材料，其在人体内安全无毒，可降解，较传统的骨植入材料更有优势。可降解金属医用生物材料不仅科技含量和经济价值高，而且与患者的生命健康息息相关，具有非常高的社会价值。

镁及镁合金是作为一种最具潜力的可降解的金属材料，镁及镁合金的密度约为1.7~2g/cm³，与人体致密骨的密度1.75 g/cm³最为接近，远低于Ti₆Al₄V的密度4.47 g/cm³，并且镁合金的弹性模量（41~45GPa）与人骨的弹性模量（3~20GPa）接近，可以有效地避免应力遮挡效应，对骨折处提供有效的生理水平的应力刺激，促进新骨的生长。镁元素本身就是人体所必需的元素，能够加速骨细胞的形成，骨细胞的愈合等，并且还与神经、肌肉和心脏关系密切。但是镁及其合金的耐腐蚀性较差，易在腐蚀介质中发生电偶腐蚀，特别是在含有Cl^-1的溶液中会加速镁合金的腐蚀，限制镁合金临床应用。

对镁合金进行适当的表面改性是提高镁合金耐腐蚀性能、改善生物相容性的重要手段。其中主要的表面方法有化学转化涂层、电沉积法、溶胶凝胶法、水热法、阳极氧化、微弧氧化以及激光熔覆等方法。电沉积法可在镁合金表面沉积羟基磷灰石，但是其与镁基底的结合能力不好。微弧氧化法制备的涂层具有与镁合金基底结合能力好、耐磨损等优点。学者们大量研究了微弧氧化电解液的类型、添加剂的种类、电源的模式以及镁合金的种类对镁合金微弧氧化涂层的影响。尽管如此，微弧氧化涂层具有多孔的形貌的特性是无法改变的，有的微孔甚至是直接通向镁合金基底的，不利于微弧氧化涂层对镁合金基底的保护。同时体外模拟体浸泡时实验表明，在模拟体液浸泡过程会导致微弧氧化涂层出现裂纹，对钙磷盐的诱导能力差。

疏水或者超疏水涂层在金属防腐、自清洁等方面有着广泛的应用。硬脂酸是制备纳米固体脂质的环境友好型材料。采用微弧氧化、电沉积法制备镁合金表面复合生物活性涂层，改善了单一微弧氧化涂层骨诱导能力差，以及单一电沉积羟基磷灰石涂层与基底结合能力不好等问题，接着采用环境友好型的硬脂酸对复合生物活性涂层进行疏水处理，进一步提高了生物活性涂层对镁合金的保护能力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种纯镁或镁合金表面疏水复合生物活性涂层及其制备方法。本发明的制备方法简单，易操作，所制得的疏水复合生物活性涂层具有耐腐蚀能力高，生物相容性好以及骨诱导能力好等优点，具有广阔的应用前景。

为了实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种纯镁或镁合金表面疏水复合生物活性涂层的制备方法，包括以下步骤：

1）镁基底材料表面微弧氧化涂层的制备：

以预处理后的镁基底材料作为阳极，以不锈钢板作为阴极；将阳极和阴极置于电解液中，进行微弧氧化3~30min；其中，所述的电解液由磷酸钠和氢氧化钠水溶液组成，其中，磷酸钠浓度为30~80g/L，氢氧化钠浓度为1~10g/L；