[发明专利]一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法

说明书

本发明属于生物功能材料领域，公开了一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：对镁基底表面进行微弧氧化预处理获得多孔的表面形貌，同时将生物玻璃粉末进行氨基化表面改性，提高其表面活性位点，并合成了双端带有苯甲醛基的聚乙二醇（DFPEG），将其作为凝胶因子交联生物玻璃/壳聚糖复合溶液，在镁基底表面获得生物玻璃/水凝胶复合涂层。该方法简单高效，所用原料价廉易得。本发明通过对镁基底表面制备生物玻璃/水凝胶复合涂层，可以提高镁及其合金在生理环境中的耐腐蚀性和生物相容性，同时可以通过在水凝胶中载入药物，生长因子等实现人体组织的快速修复，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物功能材料领域，尤其涉及一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法。

背景技术

可降解生物材料因植入生物体后可在体内不断分解、且分解产物能被生物体所吸收或排出体外，已成为当前生物材料领域的国际研究前沿与热点。目前在骨植入材料中应用较多的可降解生物材料主要有高分子聚合物如聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA），然而这些材料的强度一般较低，很难承受较大的负重。由于镁不仅具有良好的力学性能，而且对人体无毒、通过腐蚀可在体内逐步降解吸收，因而镁及其合金作为一种极有发展潜力的可降解植入生物材料日益受到人们的青睐。

和现已临床应用的金属植入材料如钛合金、不锈钢相比，镁及其合金的优势主要表现在：①力学性能尤其是密度、弹性模量（1.74-2.0 g/cm³、41-45 GPa）与人骨较为接近（1.8-2.1 g/cm³、3-20 GPa），能有效缓解因弹性模量不匹配而造成的应力遮挡效应；②良好的生物相容性：镁是人体所必需的元素，且可以促进骨细胞的形成，加速骨的愈合；③可降解性：植入后不必取出，避免了二次手术对患者的身体痛苦和经济负担。

但镁是一种较活泼的金属元素，其腐蚀时平衡电位在-1.70 V左右，因此镁及镁合金作为金属植入体所存在的最重要的缺陷就是耐腐蚀性能差，其在人体生理环境下，特别是氯离子存在的情况下，镁金属植入体的腐蚀速率要比没有氯离子的条件下要快很多，因此难以在骨折愈合之前保持植入体的机械完整性，丧失其力学性能，从而导致手术失败。因此，改善镁及其合金的耐腐蚀性能，并有效控制其在生物体内的降解速率，是目前将其作为可降解植入材料临床应用开发的关键。而表面改性是一种有效地提高镁合金生物材料的耐腐蚀和生物相容性的有效手段之一。

生物玻璃是一类再生医学用生物材料，在体液环境下可以促进类骨磷灰石的沉积，还可以刺激多种有利的细胞行为。生物玻璃具有优异的机械性能、生物活性、组织相容性、骨传导性及骨诱导性，已被广泛应用于临床中。然而生物玻璃产品普遍化学稳定性差、机械强度低，有机机体中的分散性差，容易团聚，且生物玻璃与有机相的结合较松散，使得材料的力学性能提高不明显，这些问题限制了生物玻璃的临床应用，特别是硬组织修复之外领域的应用。

水凝胶是一种由分子链交联后形成的三维空间结构，通过表面张力和毛细作用力将溶剂分子固定在网络内部的“软物质”。水凝胶材料拥有与人体组织类似的高含水结构，具有良好的生物相容性，并且能够在体外为生物组织提供与体内较为相似的环境，因此在生物医用领域受到广泛的关注和应用。除了递送药物之外，水凝胶作为载体递送物质到体内的方法也被进一步拓展应用于递送细胞、基因等生物活性物质，用于细胞治疗、基因治疗等快速发展的医学前沿治疗方法中。但随着当代医学的发展，生物医用水凝胶面临着更多的要求和挑战，如对其降解能力、植入方式的要求，使得对于水凝胶材料需要进行进一步地改进。