[发明专利]一种制备氟掺杂羟基磷灰石/磷酸镁复合涂层的水热辅助溶胶凝胶方法

说明书

本发明涉及一种制备氟掺杂羟基磷灰石/磷酸镁复合涂层的水热辅助溶胶凝胶方法。将钙磷氟体系的溶胶移至反应釜中，并放入碱处理后的镁合金，使镁合金完全浸没于溶胶中，移入烘箱中水热反应；反应结束后随烘箱冷却至室温，取出反应釜，开釜后取出镁合金，用洗涤剂清洗，干燥得到氟掺杂羟基磷灰石/磷酸镁复合涂层包覆的镁合金。本发明制备的氟掺杂羟基磷灰石/磷酸镁复合涂层显著提高了镁合金在模拟体液中的耐蚀性。电化学测试得出其交流阻抗为275.9KΩ·cm²，即制得的涂层具有显著地短期耐蚀性；涂层厚度为20μm且较致密，这保证了涂层的长期耐蚀性。本涂层制备工艺简单、经济、环镜友好。

技术领域

本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种制备氟掺杂羟基磷灰石/磷酸镁复合涂层的水热辅助溶胶凝胶方法。

背景技术

镁及其合金已经成为骨植入生物材料研究的热点。一方面，镁合金具有良好的力学性能：镁合金的密度(1.74～2.0g/cm²)与人骨密度相近，镁合金的弹性模量(45GPa)远低于不锈钢、钴铬合金及钛合金，可以避免应力遮挡效应的发生；另一方面，镁合金具有良好的生物相容性及生物活性：镁是人体内的必要元素，参与了人体内的多项生物活动，随着时间的延长，镁会降解随体液排出，免除了二次手术为患者带来的痛苦。然而，镁合金的过快降解极大地限制了其在临床方面的应用。而镁合金的表面改性被认为是延缓镁合金腐蚀的有效方法。

作为表面改性常用的无机材料之一，羟基磷灰石具有与天然骨相同的成分，具有良好的生物相容性和生物活性，植入人体后可以诱导周围骨组织的生长，与骨形成牢固的化学结合。早在1920年，羟基磷灰石已成功用于骨缺损修复，如今，羟基磷灰石已在骨损伤修复、骨组织取代等方面取得令人欣慰的结果。然而，羟基磷灰石涂层包覆镁合金的耐蚀性不能满足现实的应用。

大量文献表明，氟离子对羟基磷灰石中氢氧根的取代使得其晶格参数变小，晶体结构变得更加致密。张超武等(专利号CN201410458025.6)采用溶胶凝胶法制备了氟硅钠掺杂羟基磷灰石粉末。张希华等(专利号CN201510354629.0)采用化学沉淀法制备了氟掺杂羟基磷灰石粉末，并与氧化铝粉末通过热压烧结制备了复合生物陶瓷。由此可见，若在镁合金表面制备氟掺杂羟基磷灰石涂层，将有益于提高涂层的结晶度以及致密度，进而可以提高镁合金在生理环境中的耐蚀性，延长镁合金在生理环境中的降解周期。

磷酸镁及其水合物在水中具有优良的抗溶解性、高温稳定性及化学稳定性，常被用于涂覆于合金表面以延缓合金的腐蚀速率。周欢等(专利号CNIO4451631A)采用化学转化法在镁合金表面制备了焦磷酸镁涂层。萨梅库马尔·瓦桑特拉·帕特尔(专利号CNIO5683414A)采用化学转化法在金属表面制备磷酸镁的抗腐蚀涂层。若能在镁合金表面制备氟掺杂羟基磷灰石/磷酸镁复合涂层，则可在保证镁合金生物活性的前提下，进一步提高镁合金在生理环境中的耐蚀性。