本發(fā)明涉及一種純鎂表面生物功能化涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

鎂極易腐蝕、在生物體內(nèi)可降解，降解生成的鎂離子能夠被人體組織所吸收或通過(guò)新陳代謝排除體外。同時(shí)，鎂離子可作為能量代謝相關(guān)的輔助因子參與生理活動(dòng)，且鎂彈性模量與人體骨骼的彈性模量接近，具有較好的力學(xué)相容性。因此，鎂作為生物植入材料在骨組織修復(fù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并在血管支架應(yīng)用材料方面有良好的應(yīng)用前景。但是，由于鎂化學(xué)活性較高，當(dāng)作為植入材料植入到人體后極易被周圍的生理環(huán)境腐蝕，使其過(guò)早的失去作為支撐材料的機(jī)械性能。因此，作為植入材料時(shí)，其腐蝕的控制就顯得尤為重要。同時(shí)，作為異物的植入物，在人體內(nèi)的服役過(guò)程中，不可避免地產(chǎn)生生物學(xué)排異反應(yīng)。因此，其生物功能化(生物相容性)也同等重要。

采用復(fù)合涂層技術(shù)或在具有抑制鎂的腐蝕涂層中添加具有生物活性的分子，可以降低鎂的腐蝕速率，同時(shí)提高涂層的生物相容性。但現(xiàn)有的這些涂層技術(shù)均存在著操作復(fù)雜、要求嚴(yán)苛或改性后結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，生物活性分子容易流失等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層的制備方法，該方法制得的生物功能化涂層，具有良好的生物相容性，且腐蝕速率低。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層的制備方法，其步驟是：

A、將1mol/L的NaOH溶液加入到濃度為2.5‐10mmol/L的氨基三甲叉膦酸溶液中，得到pH值為5‐9的改性溶液；

B、將純鎂在溫度為55‐65℃、濃度為1‐6mol/L的NaOH溶液中浸泡12‐24小時(shí)，得到堿活化的純鎂；

C、將堿活化后的純鎂浸泡在改性溶液中，升溫至50‐80℃，保溫12-24個(gè)小時(shí)；得到表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂；

D、將C步制得的表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂，放入濃度為0.5mol/L的硫酸鎂溶液中浸泡1-2小時(shí)，即在純鎂表面得到一層腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層。

本發(fā)明的機(jī)理是：

通過(guò)將純鎂堿活化，在純鎂的表面獲得氫氧化鎂涂層。隨后在pH值為5-9的氨基三甲叉膦酸的改性溶液中，氨基三甲叉膦酸能夠與純鎂表面的氫氧化鎂發(fā)生反應(yīng)，從而將氨基三甲叉膦酸固定在純鎂表面。隨后，在硫酸鎂溶液中，氨基三亞甲基叉磷酸與鎂離子發(fā)生螯合反應(yīng)，加固了氨基三亞甲基叉磷酸分子在鎂片上的固定，從而在純鎂表面形成一層牢固的氨基三亞甲基叉磷酸生物功能化涂層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

一、通過(guò)堿活化在純鎂的表面獲得氫氧化鎂涂層，通過(guò)氫氧化鎂涂層與氨基三甲叉膦酸的結(jié)合，既加強(qiáng)了氨基三甲叉膦酸在純鎂表面的固定，同時(shí)也避免了氨基三甲叉膦酸溶液對(duì)純鎂基體的腐蝕作用，保護(hù)了純鎂的基體。再通過(guò)外加鎂離子使其與氨基三甲叉磷酸發(fā)生螯合反應(yīng)，在表面形成致密的螯合產(chǎn)物層；致密的螯合產(chǎn)物層在植入體內(nèi)的初期，對(duì)腐蝕介質(zhì)能起到良好的保護(hù)作用；其腐蝕速率低，避免了作為植入材料的鎂過(guò)早的失去其機(jī)械性能。

二、氨基三亞甲基叉磷酸是一種有機(jī)膦酸分子，可以捕獲Ca²⁺促進(jìn)可降解的羥基磷灰石的形成，有利于誘導(dǎo)骨組織的修復(fù)?；蛘呗?lián)接其他藥物分子、誘導(dǎo)因子實(shí)現(xiàn)治療性材料的多功能化。同時(shí)，氨基三亞甲基叉磷酸分子結(jié)構(gòu)類似于磷脂雙分子層中的膦酸，其生物相容性好，使得材料的生物相容性高。

三、可通過(guò)調(diào)節(jié)制備過(guò)程中改性溶液浸泡時(shí)間等，可以得到不同厚度的涂層，從而調(diào)節(jié)腐蝕速率以滿足不同的治療、康復(fù)要求。

四、整個(gè)制備操作在常溫或中溫液相中進(jìn)行，條件溫和、操作方便、制備成本低、適合用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)例1的制得物(Mg-OH@Mg-ATMP-2.5)與純鎂(Mg)的動(dòng)電位極化曲線圖。

圖2是實(shí)例2制得物(Mg-OH@Mg-ATMP-5)與純鎂(Mg)的動(dòng)電位極化曲線圖。

圖3是實(shí)例3制得物(Mg-OH@Mg-ATMP-10)與純鎂(Mg)的動(dòng)電位極化曲線圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

一種腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層的制備方法，其步驟是：

A、將1mol/L的NaOH溶液加入到濃度為2.5mmol/L的氨基三甲叉膦酸溶液中，得到pH值為7的改性溶液；

B、將純鎂在溫度為60℃、濃度為3mol/L的NaOH溶液中浸泡24小時(shí)，得到堿活化的純鎂；

C、將堿活化后的純鎂浸泡在A步的改性溶液中，升溫至60℃，保溫12個(gè)小時(shí)；得到表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂；

D、將C步制得的表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂，放入濃度為0.5mol/L的硫酸鎂溶液中浸泡2小時(shí)，即在純鎂表面得到一層腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層。

圖1是實(shí)施例1的制得物(Mg-OH@Mg-ATMP-2.5)與純鎂(Mg)的動(dòng)電位極化曲線圖。從圖1可以看出，本例的制得物的自腐蝕電位(E_corr)由-1.7V提高到-1.5V，自腐蝕電流(i_corr)有數(shù)量級(jí)的降低，說(shuō)明在動(dòng)力學(xué)上，本例制得物的化學(xué)活性顯著降低，表面更加穩(wěn)定；腐蝕電流大幅降低，也表明腐蝕速率明顯降低。

本例制得物(Mg-OH@Mg-ATMP-2.5)的溶血實(shí)驗(yàn)結(jié)果為溶血率為1.77％符合臨床實(shí)際應(yīng)用低于5％的要求，說(shuō)明其生物相容性好。

實(shí)施例2

一種腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層的制備方法，其步驟是：

A、將1mol/L的NaOH溶液加入到濃度為5mmol/L的氨基三甲叉膦酸溶液中，得到pH值為9的改性溶液；

B、將純鎂在溫度為65℃、濃度為3mol/L的NaOH溶液中浸泡18小時(shí)，得到堿活化的純鎂；

C、將堿活化后的純鎂浸泡在改性溶液中，升溫至80℃，保溫17個(gè)小時(shí)；得到表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂；

D、將C步制得的表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂，放入濃度為0.5mol/L的硫酸鎂溶液中浸泡1.5小時(shí)，即在純鎂表面得到一層腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層。

圖2是實(shí)施例2的制得物(Mg-OH@Mg-ATMP-5)與純鎂(Mg)的動(dòng)電位極化曲線圖。從圖2可以看出，本例的制得物的自腐蝕電位(E_corr)由-1.7V提高到-1.49V，自腐蝕電流(i_corr)有明顯的降低，說(shuō)明在動(dòng)力學(xué)上，本例制得物的化學(xué)活性有所降低，表面更加穩(wěn)定；腐蝕電流大幅降低，也表明腐蝕速率明顯降低。

本例制得物(Mg-OH@Mg-ATMP-5)的溶血實(shí)驗(yàn)結(jié)果為溶血率為2.14％，也符合臨床實(shí)際應(yīng)用低于5％的要求；說(shuō)明其生物相容性好。。

實(shí)施例3

一種腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層的制備方法，其步驟是：

A、將1mol/L的NaOH溶液加入到濃度為10mmol/L的氨基三甲叉膦酸溶液中，得到pH值為5的改性溶液；

B、將純鎂在溫度為55℃、濃度為3mol/L的NaOH溶液中浸泡12小時(shí)，得到堿活化的純鎂；

C、將堿活化后的純鎂浸泡在改性溶液中，升溫至50℃，保溫24個(gè)小時(shí)；得到表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂；

D、將C步制得的表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂，放入濃度為0.5mol/L的硫酸鎂溶液中浸泡1小時(shí)，即在純鎂表面得到一層腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層。

圖3是實(shí)施例3的制得物(Mg-OH@Mg-ATMP-10)與純鎂(Mg)的動(dòng)電位極化曲線圖。從圖3可以看出，本例的制得物的自腐蝕電位(E_corr)由-1.7V提高到-1.6V，自腐蝕電流(i_corr)也有明顯的降低，說(shuō)明在動(dòng)力學(xué)上，本例制得物的化學(xué)活性有所降低，表面更加穩(wěn)定；腐蝕電流大幅降低，也表明腐蝕速率明顯降低。

本例制得物(Mg-OH@Mg-ATMP-10)的溶血實(shí)驗(yàn)結(jié)果為溶血率為3.45％，符合臨床實(shí)際應(yīng)用低于5％的要求；說(shuō)明其生物相容性好。

實(shí)施例4

一種腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層的制備方法，其步驟是：

A、將1mol/L的NaOH溶液加入到濃度為7mmol/L的氨基三甲叉膦酸溶液中，得到pH值為8的改性溶液；

B、將純鎂在溫度為55℃、濃度為3mol/L的NaOH溶液中浸泡12小時(shí)，得到堿活化的純鎂；

C、將堿活化后的純鎂浸泡在改性溶液中，升溫至60℃，保溫20個(gè)小時(shí)；得到表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂；

D、將C步制得的表面具有氨基三亞甲基叉膦酸涂層的純鎂，放入濃度為0.5mol/L的硫酸鎂溶液中浸泡1.5小時(shí)，即在純鎂表面得到一層腐蝕速率低的純鎂表面生物功能化涂層。