鎂合金上功能性生物涂層的制備研究.pdf

1、作為最輕的金屬材料，鎂及其合金其優(yōu)異的物理和力學(xué)性能如高的比強度，良好的減振效果，以及高阻尼能力等已廣泛應(yīng)用在汽車工業(yè)，航空航天，電子電氣，數(shù)碼制造等領(lǐng)域。此外，鎂合金的密度和楊氏模量接近于自然骨，還具有可降解性和生物相容性使其作為合適的骨修復(fù)材料越來越受到重視。此外，鎂離子是人體代謝的重要元素，而且鎂離子在生物體內(nèi)可以刺激新骨組織的生長。相對于其他的可植入的金屬材料如不銹鋼，鈦及其合金，鉭、鈷鉻合金等，鎂合金是在生物體內(nèi)可以相對安全地

2、完全被降解吸收，而且在骨修復(fù)完成后不用進行二次手術(shù)取出。這些不降解的金屬植入物可以在生物環(huán)境中通過腐蝕或磨損釋放出有毒的離子或顆粒這也非降解金屬作為生物材料的使用的缺點。這些不降解金屬材料作為外來植入物，尤其是生物相容性差的金屬會引起一系列的排異反應(yīng)，導(dǎo)致纖維囊的形成，從而包覆植入體。鎂合金作為生物材料，具有生物相容性好的特點，可以有效解決這些問題。然而，鎂合金由于其較差的耐腐蝕性，特別是在體液和血漿環(huán)境的生物體體內(nèi)，由于含氯離子的緣故

3、，存在降解速度過快的問題，這也大大限制了鎂合金在生物材料方面的應(yīng)用。如何提高鎂合金在體液環(huán)境下的耐蝕性，生物相容性等是一個重要的研究課題。當(dāng)前的研究中，表面處理技術(shù)是一類解決這些問題的簡單有效方法。在本文中，我們使用浸涂法，水熱法，陽極處理并結(jié)合浸漬法，預(yù)腐蝕方法在鎂合金上制備了一系列功能性復(fù)合涂層。實驗中我們以鎂合金為研究對象，分別在鎂合金上設(shè)計制備了三種不同的功能型涂層。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在鎂合金上設(shè)計制各了一種結(jié)合

4、力強，耐腐蝕性好，可以在生物環(huán)境中釋放鋅離子的MgO/PCL/ZnO復(fù)合膜層。制備方法為將準備好的鎂合金先進行陽極氧化制各出陽極氧化膜（主要成分為MgO），然后將陽極氧化過的鎂合金在聚己內(nèi)酯與粉末氧化鋅混合溶液中利用浸漬提拉法制備出MgO/PCL/ZnO復(fù)合膜層。膜層的表面形貌運用SEM、數(shù)碼照片等表征，膜層的附著力性能測試，膜層的耐蝕性用電化學(xué)和浸泡實驗進行測試，鋅離子釋放用火焰原子吸收進行檢測。這種復(fù)合膜層不但提高了鎂合金在生物環(huán)境

5、中的耐蝕性，還在生物環(huán)境中釋放出的鋅離子，可以促進骨組織生成。⑵在前一體系的基礎(chǔ)上，用一步浸漬提拉法直接在預(yù)腐蝕的鎂合金上制備出HPPS/PCL/ZnO復(fù)合膜層。聚己內(nèi)酯(PCL)是一種新型的可完全降解的生物材料，但是浸漬提拉法制備的單一的聚己內(nèi)酯膜層，孔隙率高，不足以提供鎂合金的保護作用。制備出的復(fù)合膜層由于由于氧化鋅和超支化聚苯硫醚(HPPS)的加入，膜層的孔隙率降低，膜層的生物相容性和耐蝕性都提高了。結(jié)合力測試表明預(yù)腐蝕在鎂合金上

6、構(gòu)筑的三維粗糙結(jié)構(gòu)使膜層與鎂合金的結(jié)合力顯著提高。⑶在鎂合金上通過水熱法和浸漬法制備出了耐腐蝕，抗茵的HA/PFLX復(fù)合膜層。羥基磷灰石(HA)是一種生物活性材料，廣泛應(yīng)用于牙科和外科植入物。生物體內(nèi)羥基磷灰石可以形成牢固的化學(xué)鍵，因為它的化學(xué)成分類似于自然骨羥基磷灰石。鎂合金表面的HA涂層可以保護鎂合金基體，延緩溶出金屬離子，同時促進其骨結(jié)合，提高鎂合金的耐腐蝕性能。培氟沙星(PFLX)是一種喹諾酮類廣譜抗生藥物。培氟沙星也用作金屬材