[发明专利]一种可降解锌锂系合金表面涂层及其制备方法和用途

说明书

一种可降解锌锂系合金表面涂层，其基底是锌锂系合金二元合金或三元合金，通过盐酸多巴胺粘接，中间是一层具有光热效应的硫化铜纳米粒子，表面是一层热敏型高分子材料表面保护层。本发明借助表面高分子材料涂层的隔绝作用并通过不同温度下涂层的融化来改变锌基底的暴露面积和释放锌离子的浓度，从而解决了锌锂系合金植入早期在体内降解过快、在局部堆积过量锌离子造成的细胞毒性问题；将硫化铜纳米粒子作为光热耦合剂，在808nm红外光照射下实现光热转化，使材料表面达到促进人骨髓间充质干细胞成骨分化的温度，提高骨再生的效果。

技术领域

本发明涉及骨植入材料表面改性技术，具体涉及一种可降解锌锂系合金表面涂层及其制备方法和用途。

背景技术

可降解锌锂系合金是一种有较高应用前景的新型医用金属材料。可降解锌锂系合金作为骨植入材料具有诸多的优势。首先，锌的标准电极电位（-0.76 V）介于镁（-2.37 V）和铁（-0.44 V）之间，腐蚀速率更贴近骨植入物使用的要求；其次，锌锂系合金的强度较镁合金高；此外，锌是人体中第二丰富的过渡金属元素，参与机体许多重要的生理功能，包括核酸的新陈代谢、信号传导和基因表达等。

体外研究表明，锌锂系合金在降解早期产生的较高浓度锌离子可能会对成骨细胞和成纤维细胞造成一定的细胞毒性作用，减少细胞在材料表面的粘附。体内植入实验也表明，局部释放的锌离子浓度过高会导致材料周围纤维组织包裹和骨整合不佳。因此，为了保证植入早期成骨细胞在锌锂系合金表面的粘附与增殖，需要控制锌锂系合金早期的降解速度，减少锌离子的释放。表面改性是改善材料的生物相容性并赋予材料新功能的有效方式。相比于合金化，表面改性不改变材料本体的性能。通过表面改性技术调控锌锂系合金的表面特性，进而调控其降解行为，对改善锌锂系合金的生物相容性和骨整合能力至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用光热响应涂层来调控锌锂系合金降解并促进锌锂系合金表面成骨与成血管能力的表面改性制备方法。本发明能够解决锌锂系合金在降解早期释放大量锌离子引起细胞毒性的问题，并可提升锌锂系合金表面的促成骨及促血管生成效果，且涂层的制备工艺简单、方便有效，能够适用于不同尺寸及形貌的可降解锌锂系合金表面。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

作为其中一个方案，一种可降解锌锂系合金表面涂层，基底是锌锂系二元合金或三元合金，中间是一层具有光热效应的硫化铜纳米粒子，表面是一层热敏型高分子材料。

所述基底和硫化铜纳米粒子之间通过盐酸多巴胺粘接。

所述热敏型高分子材料为聚己内酯（EFL-PCLMA），聚乳酸(PLA)、乳酸-乙醇酸（PLGA）中的一种。

一种可降解锌锂系合金表面涂层的制备方法，包括以下步骤：

1）对锌锂系合金表面进行预处理：经打磨清洗获得平整表面，或经表面喷砂、阳极氧化、微弧氧化、电化学沉积、等离子体喷涂和离子注入手段形成微纳米结构；

2）光热耦合剂硫化铜纳米粒子的制备：将二水合氯化铜和柠檬酸钠加入去离子水中，随后逐滴加入九水硫化钠，室温下搅拌，随后将反应混合物加热并保持一段时间，即得硫化铜纳米粒子；

3）锌锂系合金表面光热耦合剂硫化铜纳米粒子涂层的制备：使用三羟甲基氨基甲烷溶液配置2 mg/mL的盐酸多巴胺溶液，随后将盐酸多巴胺溶液与不同浓度的硫化铜纳米粒子混合均匀，然后加到预处理之后的锌锂系合金表面，室温避光下反应12 h后，室温风干，即获得粘附硫化铜纳米粒子的锌锂系合金；

4）锌锂系合金表面涂层保护层的制备：提前预热热敏型高分子材料使其变为流动状，并涂抹一薄层于步骤3）制备的粘附有硫化铜纳米粒子的锌锂系合金表面，热敏型高分子材料固化后用无水乙醇处理锌锂系合金表面，完成锌锂系合金表面光热响应涂层的制备；所述热敏型高分子材料可以为聚己内酯，聚乳酸、乳酸-乙醇酸中的一种。