鎂合金表面改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)用金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金表面改性方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金密度約為1. 7g/cm3,由于較接近人體骨骼密度（約為1. 75g/cm3)，鎂合金 材料作為新一代可降解醫(yī)用金屬材料有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。另外，鎂合金材料容易加工成形，加 工性能遠(yuǎn)優(yōu)于聚乳酸、磷酸鈣等其他類型可降解植入材料，并且鎂合金材料具有優(yōu)良的綜 合力學(xué)性能以及獨(dú)特的生物降解功能，鎂同時(shí)也是人體所必需的宏量金屬元素之一，鎂合 金的彈性模量約為45GPa，接近于人體骨骼的彈性模量（10~40GPa)，能有效地緩解甚至避 免"應(yīng)力遮擋效應(yīng)"，鎂合金在人體中釋放出的鎂離子還可促進(jìn)骨細(xì)胞的增殖及分化，促進(jìn) 骨骼的生長(zhǎng)和愈合，加上我國(guó)鎂資源極為豐富，價(jià)格也相對(duì)低廉，這些都使得鎂合金作為可 降解金屬材料的優(yōu)選。
[0003] 然而鎂合金材料卻存在腐蝕速度太快，甚至無法控制的問題，一個(gè)鎂合金心血管 支架在體外模擬體液中放置一至兩個(gè)星期，基本上就腐蝕降解完，很難達(dá)到植入物在人體 所需要的服役期，并且降解過快還會(huì)導(dǎo)致溶血、溶骨等問題。當(dāng)前解決上述問題的有效方法 之一是表面改性，但僅僅表面改性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，作為一種體內(nèi)植入材料，鎂合金材料的細(xì)胞 響應(yīng)性也需要進(jìn)一步增強(qiáng)，以促進(jìn)組織的盡快修復(fù)，從而進(jìn)一步降低對(duì)材料腐蝕/降解時(shí) 間的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金表面改性的方法，該方法克服了羥 基磷灰石涂層電沉積技術(shù)的缺點(diǎn)，通過簡(jiǎn)單化學(xué)方法在微弧氧化鎂合金表面成功制備羥基 磷灰石涂層，不需要較大型的儀器設(shè)備，制備方便，成本較低。
[0005] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0006] 1、一種鎂合金表面改性方法，將鎂合金表面預(yù)處理后進(jìn)行微弧氧化，形成微弧氧 化涂層，然后在微弧氧化涂層上沉積一層聚多巴胺，將沉積上聚多巴胺的鎂合金浸入羥基 磷灰石溶液中得到表面改性的鎂合金。
[0007] 進(jìn)一步，具體包括如下步驟：
[0008] (1)基材表面預(yù)處理
[0009] 將鎂合金表面進(jìn)行預(yù)處理，獲得具有潔凈金屬表面的鎂合金；
[0010] ⑵微弧氧化
[0011] 以5~50g/L Na2Si03溶液和1~5g/L KOH溶液為電解液，步驟⑴處理后的鎂 合金為陽(yáng)極，石墨為陰極，將鎂合金和石墨浸入電解液中，采用電壓為200~500V、頻率為 100~1000Hz、占空比為10%~50%、陰陽(yáng)間距為3~6cm的直流脈沖電源對(duì)鎂合金進(jìn)行 表面微弧氧化處理，處理時(shí)間為5~30min，得到表面具有微弧氧化涂層的鎂合金；
[0012] (3)沉積聚多巴胺
[0013] 將步驟⑵處理后的鎂合金在1~6mg/mL的鹽酸多巴胺溶液中浸泡0. 5~8小 時(shí)，得到表面沉積聚多巴胺薄膜層的鎂合金；所述鹽酸多巴胺溶液用10mM，pH值為8. 5的 Tris緩沖溶液配制；
[0014] (4)沉積羥基磷灰石
[0015] 將步驟（3)處理后的鎂合金在0. 1~lmol/L的羥基磷灰石溶液中浸泡0. 5~8 小時(shí)，得到表面改性的鎂合金。
[0016] 進(jìn)一步，所述步驟（2)中所述Na2Si03溶液濃度為15g/L，所述K0H溶液濃度為3g/ L〇
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟（2)中所述直流脈沖電源的電壓為350V、頻率為100Hz、占空比 為30%、陰陽(yáng)間距為4cm，處理時(shí)間為10min。
[0018] 進(jìn)一步，所述步驟（3)中所述鹽酸多巴胺溶液濃度為2mg/mL，浸泡時(shí)間為2小時(shí)。
[0019] 進(jìn)一步，所述步驟（4)中所述羥基磷灰石溶液濃度為0. 5mol/L，浸泡時(shí)間為2小 時(shí)。
[0020] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明首先以微弧氧化在鎂合金表面形成涂層，然后結(jié) 合多巴胺自聚合，在鎂合金表面沉積羥基磷灰石涂層。微弧氧化可以為鎂合金提供腐蝕防 護(hù)作用，羥基磷灰石屬于生物活性可降解陶瓷，將其沉積于微弧氧化鎂合金表面，則可以有 效提高生物活性，促進(jìn)成骨細(xì)胞在材料表面的粘附和生長(zhǎng)，從而滿足鎂合金作為體內(nèi)植入 材料的需求。本發(fā)明與現(xiàn)有的電沉積法制備羥基磷灰石涂層相比，無需儀器設(shè)備，成本較 低，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖：
[0022] 圖1原始鎂合金的掃描電鏡圖；
[0023] 圖2表面改性后鎂合金的掃描電鏡圖；
[0024] 圖3表面改性后鎂合金的能譜圖；
[0025] 圖4表面改性前后鎂合金的動(dòng)電位極化曲線圖；
[0026] 圖5MTT法檢測(cè)成骨細(xì)胞在原始鎂合金和表面改性后鎂合金提取液中培養(yǎng)1、4、7 天的細(xì)胞活性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方 法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 一種微弧氧化處理鎂合金表面羥基磷灰石的制備方法，具體步驟如下：
[0030] (1)基材表面預(yù)處理
[0031] 將鎂合金片依次用100目、300目和2000目的砂紙打磨至表面光亮，然后用丙酮超 聲清洗5分鐘，得到潔凈的金屬表面；
[0032] (2)微弧氧化
[0033] 以15g/L Na2SiO#P 3g/L K0H溶液為電解液，步驟⑴處理后的鎂合金片為陽(yáng)極， 石墨為陰極，將鎂合金片和石墨棒浸入電解液中，采用電壓為350V、頻率為100Hz、占空比 為30%、陰陽(yáng)間距為4cm的直流脈沖電源對(duì)鎂合金進(jìn)行等離子體陽(yáng)極氧化處理，處理時(shí)間 為10分鐘；
[0034] ⑶沉積聚多巴胺
[0035] 將步驟（2)處理后的鎂合金在2mg/mL的鹽酸多巴胺溶液中浸泡2小時(shí)，得到表面 沉積聚多巴胺薄膜層的鎂合金；所述鹽酸多巴胺溶液用10mM，pH值為8. 5的Tris緩沖溶液 配制；
[0036] (4)沉積羥基磷灰石
[0037] 將步驟（3)處理后的鎂合金在0.5mol/L的羥基磷灰石溶液中浸泡2小時(shí)，得到表 面改性的鎂合金。
[0038] 實(shí)施例2
[0039] 一種微弧氧化處理鎂合金表面羥基磷灰石的制備方法，具體步驟如下：
[0040] (1)基材表面預(yù)處理
[0041] 同實(shí)施例1 ;
[0042] (2)微弧氧化
[0043] 以5g/L Na2Si〇jP lg/L K0H溶液為電解液，步驟⑴處理后的鎂合金片為陽(yáng)極， 石墨為陰極，將鎂合金片和石墨棒浸入電解液中，采用電壓為200V、頻率為300Hz、占空比 為10 %、陰陽(yáng)間距為3cm的直流脈沖電源對(duì)鎂合金進(jìn)行等離子體陽(yáng)極氧化處理，處理時(shí)間 為20分鐘；
[0044] ⑶沉積聚多巴胺
[0045] 將步驟⑵處理后的鎂合金在lmg/mL的鹽酸多巴胺溶液中浸泡0. 5小時(shí)，得到表 面沉積聚多巴胺薄膜層的鎂合金；所述鹽酸多巴胺溶液用10mM，pH值為8. 5的Tris緩沖溶 液配制；
[0046] (4)沉積羥基磷灰石
[0047] 將步驟⑶處理后的鎂合金在0. lmol/L的羥基磷灰石溶液中浸泡0.5小時(shí)，得到 表面沉積羥基磷灰石涂層的鎂合金。
[0048] 實(shí)施例3
[0049] (1)基材表