[发明专利]一种超疏水镁或镁合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种超疏水镁或镁合金材料及其制备方法和应用。所述超疏水镁或镁合金材料包括：镁或镁合金、以及形成于所述镁或镁合金表面的超疏水涂层，所述超疏水涂层包括纳米片状的氢氧化镁和镁铝层状双金属氢氧化物混合相、以及在所述混合相的表面枝接的油酸钠。本发明赋予了镁或镁合金良好的耐腐蚀性以及生物相容性，可被广泛应用于镁或镁合金医疗器械的表面改性。

技术领域

本发明涉及一种生物医用镁或镁合金的表面改性方法，具体说是涉及一种通过水热处理在材料表面构建超疏水高粘附力结构的方法，属于金属材料表面改性技术领域。

背景技术

当前，医疗器械正在经历由不可降解向完全降解的发展过程。以Ti及其合金，不锈钢，Co-Cr合金等为代表的不可降解医用金属材料在临床应用上已经非常成熟，它的目标是在匹配被替换组织力学性能的基础上尽可能少引起宿主免疫反应。然而，长期临床跟踪及研究发现，现阶段的不可降解植入体主要存在的问题是需要二次手术将不可降解植入体取出，否则植入体很容易引起宿主反应，而二次手术又进一步增加了患者的精神和经济负担。因此，具有完全生物可降解性以及弹性模量与骨组织相接近的镁或镁合金成为当前的研究热点，并被誉为“下一代生物医用金属材料”。镁或镁合金作为医用材料的缺点为电化学势太低，腐蚀速率过快。快速的腐蚀一方面会导致镁或镁合金过早地失去机械性能，另外一方面也会引起植入体周围组织液pH值的剧烈变化以及炎症反应等。因此，如何提高镁或镁合金的抗腐蚀性，使其降解速率与病变部位愈合速率相匹配，同时又能使其表面具有良好的细胞相容性是医用镁或镁合金研究的重点与难点。

发明内容

本发明为了解决当前医用可降解镁或镁合金在临床应用中降解速率过快，细胞相容性不够好，易导致植入失效的问题，提供了一种新型的超疏水高粘附力镁或镁合金材料及其制备方法。

本申请提供一种具有良好耐腐蚀性和细胞相容性的超疏水高粘附力镁或镁合金材料，其包括：镁或镁合金、以及形成于所述镁或镁合金表面的超疏水涂层，所述超疏水涂层包括纳米片状的氢氧化镁和镁铝层状双金属氢氧化物混合相、以及在所述混合相的表面枝接的油酸钠。

根据上述发明，镁或镁合金表面由纳米片状的氢氧化镁和镁铝层状双金属氢氧化物混合相构成，且混合相的表面枝接了油酸钠。在粗糙的纳米表面和低表面自由能的油酸钠的共同作用下，改性后的镁或镁合金材料具有超疏水的性质。超疏水涂层有效地提高了材料的抗腐蚀性，同时，最表层枝接的无生物毒性的油酸钠使得材料具有良好的细胞相容性。改性后的镁或镁合金的抗腐蚀性有了明显的提高，其自腐蚀电流有了明显的降低，而自腐蚀电压有明显的升高。一般根据荷叶效应构造的超疏水表面，水滴处于一种完全不浸润的状态，很容易从材料表面滑落，因此不利于细胞在材料表面的粘附和铺展。而本发明中构造的超疏水表面，由于其表面特殊的微纳结构，类似于花瓣效应，水滴在粗糙的表面处于一种半浸润的状态，宏观上表现为对水滴超强的粘附力，因此不会对细胞的粘附铺展造成很大的影响。此外，由于其抗腐蚀性有明显的提升，而且涂层中的氢氧化镁，镁铝层状双金属氢氧化物和油酸钠等都是生物相容性极好的物质，因此细胞在材料表面粘附铺展后，也表现出很好的增殖速率，而且其浸提液的毒性明显降低。

较佳地，所述纳米片状结构的径向尺寸为400～600nm，厚度为50～200nm。

较佳地，所述超疏水涂层的厚度在1～5μm。

较佳地，所述超疏水涂层的元素组成为C：20～25wt％，O：40～60wt％，Mg：20～30wt％，Al：2～6wt％。

本申请还提供上述超疏水镁或镁合金材料的制备方法，包括：

将镁或镁合金置于含铝源和油酸钠的碱性溶液中，在100～150℃下水热处理得到所述超疏水镁或镁合金材料。