[发明专利]一种可控降解镁基功能梯度材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种可控降解镁基功能梯度材料的制备方法：1）对镁合金进行退火处理，2）对退火处理后的镁合金进行钻孔：3）对钻孔完成后的镁合金进行HA或β‑TCP的装载；4）对装载完羟基磷灰石或磷酸三钙的镁合金进行搅拌摩擦加工：在旋转速度300－1700r/min，给进速度10－50mm/min，下压量0.5－3mm的条件下，搅拌摩擦2－6道次，得到厚0.5－3mm的Mg基/HA层或Mg基/β‑TCP层；5）以Mg基/HA或Mg基/β‑TCP层为基底材料，经表面打磨、清洗、烘干，然后进行电沉积以在基底材料表面得到厚1－12μm的羟基磷灰石涂层，即得可控降解镁基功能梯度材料。该镁基功能梯度材料具有良好的生物相容性、骨诱导性、耐蚀性和降解可控性，实现镁合金作为骨植入材料的时序降解和可控降解。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种可控降解镁基功能梯度材料及其制备方法。

背景技术

临床上广泛使用的骨植入材料主要是钛合金和不锈钢，但是其植入体内不能被吸收、降解，当伤骨愈合后需要二次手术取出，加大了病患的生理痛苦和经济负担，因此用生物医用可降解材料代替传统医用金属材料越来越受重视。镁合金具有良好的生物可降解性和生物相容性，通过腐蚀可逐步降解在人体内，有望成为新型骨植入材料，但是作为植入材料的镁基合金力学性能不足、耐蚀性较差，降解可控性差成为其应用于临床的障碍。因此，亟待研发具有更好可控降解性及生物相容性的医用功能材料，以满足医学需要。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种可控降解镁基功能梯度材料，该材料具有较好的可控降解性、生物相容性及骨诱导性。

本发明还提供了上述可控降解镁基功能梯度材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可控降解镁基功能梯度材料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）对镁合金进行退火处理，退火处理工艺参数：温度200－500℃，保温时间12－120h；

（2）对退火处理后的镁合金进行钻孔：

（3）对钻孔完成后的镁合金进行羟基磷灰石（HA）或磷酸三钙（β-TCP）的装载；

（4）对装载完羟基磷灰石或磷酸三钙的镁合金进行搅拌摩擦加工：

在旋转速度300－1700r/min，给进速度10－50mm/min，下压量0.5－3mm的条件下，对装载完羟基磷灰石或磷酸三钙的镁合金进行搅拌摩擦加工，搅拌摩擦2－6道次，得到厚0.5－3mm的Mg基/HA层或Mg基/β-TCP层；HA颗粒或β-TCP颗粒均匀分布在镁合金（即镁基体）中；

（5）以Mg基/HA或Mg基/β-TCP层为基底材料，经表面打磨、清洗、烘干（要求基底材料表面没有氧化膜），然后进行电沉积以在基底材料表面得到厚1－12μm的（可降解纳米缺钙型）羟基磷灰石涂层，即得可控降解镁基功能梯度材料。

步骤（5）中，电沉积工艺可参照中国发明专利“纯镁或镁合金表面羟基磷灰石涂层的脉冲电沉积制备方法（专利号：ZL200910065998.2）”进行。羟基磷灰石涂层与基体材料的结合强度大于25MPa，降解速率可控。

根据HA或β-TCP的添加量以及搅拌摩擦加工过程中加工区金属材料的流动特性，来设计孔的数量和分布情况。进一步优选的，步骤（2）钻孔时，孔分布设计为2－6排，排与排之间距离为0.5－3mm，同一排中孔与孔的距离为1－18mm，孔径0.5－4mm，孔深0.5－4mm。

本发明还提供了采用上述方法制备得到的可控降解镁基功能梯度材料。