[发明专利]一种用于镁合金材料的锌掺杂羟基磷灰石涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于镁合金材料的锌掺杂羟基磷灰石涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：1)镁合金基体的预处理：将镁合金基体切割、打磨后，洗涤干净；2)水热溶液的配制：分别将钙源、磷源及锌源加入至水中，并调节pH值为9‑11，得到水热溶液；3)涂层的制备：将预处理后的镁合金基体置于盛有水热溶液的水热釜中，进行水热反应，得到包裹在镁合金基体上的锌掺杂羟基磷灰石涂层。与现有技术相比，本发明采用水热法在镁合金表面制备锌掺杂改性羟基磷灰石涂层，该涂层均匀致密且与基底结合良好，膜层厚度可观，在有效提高镁合金的耐腐蚀性能的同时还能提高其生物相容性。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，涉及一种用于镁合金材料的锌掺杂羟基磷灰石涂层的制备方法。

背景技术

近年来，镁及镁合金逐渐成为本世纪颇具潜力的一类生物医用可降解金属材料。与现有骨修复材料相比，镁合金的弹性模量(约45GPa)最接近人体骨组织的弹性模量(3-20GPa)，能够减少传统材料植入后的应力遮挡问题，并避免骨骼愈合后突然间承受过大的刺激而引起骨骼疏松或者再度骨折。镁天然可降解吸收，使得镁合金材料可在人体内自发降解，避免了二次手术，减少病人的痛苦，同时也可以避免植入材料长期存在对组织的影响或产生其他病变。镁元素还能参与人体内大部分的新陈代谢过程，包括人体内多种酶促反应，参与蛋白质等维持生命必要物质的合成过程，调节神经以及中枢神经系统的运作等。此外，镁还能降低铝、镉等元素的毒性，可以加速硝酸盐与亚硝酸盐在人体内的代谢，同时能够大大降低发生缺血性心脏病与心律失常的概率，这些特性使镁及镁合金有望成为理想的骨修复材料。

然而，镁合金的耐腐蚀性能制约了其在可降解骨修复植入材料方面的应用，镁合金过快的腐蚀速度使其服役期间力学性能下降较快，无法满足材料的降解速度和骨组织修复重建速度的匹配。为了解决镁合金的这一问题，大部分研究者从材料制备技术角度对镁合金进行高纯化、合金化、非晶化、第二相细化及晶粒细化等处理，这些技术虽然能够在一定程度上降低镁合金的非均匀腐蚀程度，但未能对镁合金耐蚀性能的提高起到突破性作用，其降解速度仍然无法与受损骨组织的愈合速率相匹配。也有采用表面改性技术在镁合金表面制备防腐涂层来调控其降解速度，这些表面改性技术在提高镁合金的耐腐蚀性能方面已显示出镁合金本体制备技术所无法比拟的优势。

在众多生物涂层材料中，羟基磷灰石(HA)成为生物医用植入材料中理想的涂层材料。其基本组分与人体骨基质中的主要无机成分基本相同，同时又具有良好的耐腐蚀性能、生物相容性、骨诱导性和骨整合性能。但是，镁合金表面的羟基磷灰石与基底的结合力较弱，生物相容性和骨传导性不足，且在制备过程中会发生羟基磷灰石分解现象，因此，一些研究者在羟基磷灰石涂层中掺杂氟、锶、锌等元素，以提高涂层的性能。

公开号为CN105603484A的中国发明专利公布了一种能够提高医用镁及镁合金表面耐蚀性和生物相容性的涂层及其制备方法，该专利通过电沉积方法直接在镁及其合金表面制备出一种掺锌钙磷盐涂层，能够使基体的生物相容性得到一定程度的提升。然而，由于电沉积制备的涂层孔洞多，导致其生物相容性的提升效果有限。

此外，现有的在镁合金表面制备涂层的工艺，如溶胶凝胶法、电化学沉积、微弧氧化法、磁控溅射、溶液浸涂等，难以在结合强度、多孔性及复杂表面上的成型性等方面达到兼顾。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于镁合金材料的锌掺杂羟基磷灰石涂层的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于镁合金材料的锌掺杂羟基磷灰石涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)镁合金基体的预处理：将镁合金基体切割、打磨后，洗涤干净；

2)水热溶液的配制：分别将钙源、磷源及锌源加入至水中，并调节pH值为9-11，得到水热溶液；