[发明专利]一种在医用镁合金表面制备兼具耐蚀性与抗菌性MAO-LDH涂层的方法与用途

说明书

一种在医用镁合金表面制备高耐蚀性、抗菌性复合涂层的方法与用途。本发明以硅酸钠1～50g/L、磷酸钠1～50g/L两种中的一到两种，氢氧化钠0.5～20g/L为电解液，先制备一层微弧氧化涂层，然后将1～10g/L的硝酸铝、1～10g/L的硝酸镁、0.5～10mg/L的硝酸银、乙二醇(1～10mL)或柠檬酸钠(0.1～5g/L)或葡萄糖(0.1～5g/L)三种还原剂中一种或多种，把溶液调pH＝10～13，反应温度保持80～110℃，反应时间保持4～12h，在Mg‑Zn‑Ca合金表面制备微弧氧化涂层与负载纳米银的水滑石(LDH)复合抗菌涂层。首先，微弧氧化层与基体紧密结合，为基体提供耐蚀性，其次经过水热处理，生成的LDH将微孔和微裂纹封上，使涂层的耐蚀性进一步提升。此外由于涂层含有纳米银，在植入期间起到抗菌作用，从而提高植入成功几率。

技术领域

本发明属于微弧氧化技术与化学转化技术相结合领域，涉及在医用镁合金表面制备耐腐蚀、抗菌涂层

背景技术

纯镁及其合金由于具有良好的力学性能、低弹性模量、与人骨密度接近、在人体内可降解等特点，作为新一代可降解医用材料受到广泛关注。然而，在富氯复杂生理系统中，镁基植入物的快速降解率使其过早失去机械完整性，无法满足使用时间的要求。同时，种植体周围快速腐蚀引起的氢气积累的产生，引起局部炎症反应。这些缺点极大地限制了镁及其合金的临床应用。因此，提高生物医用镁及其合金的耐蚀性已成为一项迫切的工作。

许多方法已经发展来提高镁及其合金的耐蚀性，如优化合金化设计和表面改性。表面改性是控制镁及其合金降解速率和生物相容性的有效手段之一。目前在镁及其合金表面形成保护层的方法很多，如化学转化膜、电镀和化学镀、氧化处理等。其中，微弧氧化(MAO)又称等离子体电解氧化(PEO)，是一种用于在有色金属上原位生长氧化陶瓷膜的阳极化表面修饰技术。微弧氧化采用高压，将普通阳极化的法拉第区引入高压放电区，可在镁、钛、铝合金表面产生结合力强、结构致密、耐腐蚀、耐磨的陶瓷氧化膜。因此，微弧氧化是一种很有前途的医用金属植入物表面改性技术。Lin jiu-zao(Lin J，Chen W，Tang Q，Cao L，Su S.2021.Lithium-modified MAO coating enhances corrosion resistance andosteogenic differentiation for pure magnesium[J].Surfaces and Interfaces，22：100805.)在纯镁上制备了含锂MAO涂层，以增强耐蚀性和成骨分化。

另一方面，种植体的术后感染一直是骨科临床急需解决的问题之一。有报道称，骨科假体植入物术后感染率可达4％，开放性骨折甚至超过30％。传统上，术后使用抗生素通常会导致耐药菌的增加，而相对而言，对种植体表面进行改性以获得抗菌性能可能更有效。具体来说，最近的研究表明，纳米银颗粒在医用金属如钛、镁合金表面制备抗菌涂层是可行的，因为纳米银颗粒具有高效的抗菌作用，并且有助于促进软组织的再生。Zhao yun(ZhaoY，Chen Y，Wang W，Zhou Z，Shi S，Li W，Chen M，Li Z.2020.One-step in situ synthesisof nano silver-hydrotalcite coating for enhanced antibacterial anddegradation property of magnesium alloys[J].Materials Letters，265：127349.)采用水热法在镁合金表面制备Ag-LDH涂层。对涂层的微观结构和组成进行了系统的表征，并对其体外降解性能和抗菌性能进行了研究。结果表明Ag-LDH涂层能明显增强镁合金的耐蚀性和抗菌性，但其耐蚀性能尚不能满足医用镁合金骨科植入材料的要求。

发明内容