[发明专利]一种纯镁和镁合金表面的磷钙锌石涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种镁基材料表面的磷钙锌石涂层，所述涂层的分子式为CaZn₂(PO₄)₂，所述涂层的厚度为3～20μm。该磷钙锌石涂层的制备方法为：分别制备基底材料和沉积液；将所述基底材料浸入沉积液中，通过电化学沉积法或脉冲电沉积法，在基底材料的表面沉积出磷钙锌石涂层。本发明提供的磷钙锌石涂层具有在镁基体上附着牢固，结合力强的特点，其生物学性能稳定优于羟基磷灰石、磷酸氢钙等涂层，可有效防止镁基体的过快降解，提高纯镁及镁合金的力学稳定性，减缓镁的在体力学强度衰减速度，使其在服役期保持良好的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种生物材料涂层及制备方法，属于材料技术领域，具体来讲是一种纯镁或镁合金表面的磷钙锌石涂层及其电化学沉积制备方法。

背景技术

镁合金具有良好的生物安全性和生物相容性，可通过与体液反应被人体组织降解和吸收，作为新一代的可降解医用材料在介入治疗、外科植入、骨折内固定等领域有非常广阔的应用前景。尤其是在骨科，镁合金具有较高的强度，能够满足骨折修复植入的要求，而且镁合金降解释放的镁离子，能够促进成骨，是理想的骨折修复材料。然而镁的电极电位较低，化学活性和电化学活性高，表面氧化膜疏松多孔，耐腐蚀性差，在高氯的体液环境中腐蚀降解过快使力学性能迅速衰减，无法很好的完成骨修复作用，成为限制其临床应用的瓶颈。

表面涂层可有效地减缓镁的腐蚀降解，磷钙锌石(CaZn₂(PO₄)₂·2H₂O)具有与天然骨相似的无机成分和结构，其溶度积为34.10，在水溶液中比羟基磷灰石更稳定，而且其与基体的结合强度高于羟基磷灰石、磷酸氢钙等钙磷盐涂层，可有效减缓纯镁及镁合金基体的腐蚀降解速率。磷钙锌石涂层降解过程中释放的锌离子是人体必须的微量元素之一，存在于众多的酶系中，在维持细胞膜结构和功能、蛋白质合成、DNA合成、有丝分裂和细胞增殖中起重要作用。尤其是，锌在骨组织中的储量丰富，能够刺激成骨细胞增殖和矿化，调节骨合成代谢并促进钙沉积，还可通过减少破骨细胞形成和吸附能力抑制骨吸收。可见，在纯镁或镁合金表面构建磷钙锌石涂层是医用镁在骨科应用的良好选择，然而相关研究在国内外尚未见报道。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种纯镁或镁合金表面的磷钙锌石涂层及其制备方法。本发明的磷钙锌石涂层具有与基体结合力强，稳定性良好，降解可控，降解产物促进成骨并可安全代谢等优势，适合作为需要降解周期较长和力学强度要求较高的医用镁合金的表面涂层。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种镁基材料表面的磷钙锌石涂层，其所述涂层的分子式为CaZn₂(PO₄)₂，所述涂层的厚度为3～20μm。

第二方面，本发明还提供了一种如前述的镁基材料表面的磷钙锌石涂层的制备方法，其包括如下步骤：

分别制备基底材料和沉积液；

将所述基底材料浸入沉积液中，通过电化学沉积法或脉冲电沉积法，在基底材料的表面沉积出磷钙锌石涂层；

其中，所述基底材料为纯镁或镁合金，所述沉积液为含有Ca²⁺、Zn²⁺、含磷的酸根以及支持电解质的水溶液，所述含磷的酸根包括PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-中的至少一种。