一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法
【專利摘要】一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其步驟是：A、將濃度為2-10g/L的植酸溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至5-8，得到腐蝕抑制劑溶液；B、將肝素或比伐盧定溶解在腐蝕抑制劑溶液中，得到改性溶液；改性溶液中肝素或比伐盧定的濃度為2-5g/L；C、將潔凈的純鎂在溫度為50-80℃、濃度為1-6mol/L的NaOH溶液中浸泡12-24小時，得到堿活化的純鎂；D、將堿活化的純鎂浸泡在改性溶液中，升溫至50-80℃保溫20-80分鐘，即在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層。該方法制得的涂層為生物功能化涂層，具有良好的生物相容性，且能有效地降低純鎂的腐蝕速率。
【專利說明】一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物功能材料的制備方法，尤其涉及一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂及其鎂合金極易腐蝕、在生物體內(nèi)可降解，且其彈性模量與人體骨骼的彈性模量相近，使得它作為生物植入材料在骨組織材料得到廣泛應(yīng)用，并在血管支架用材料方面具有良好應(yīng)用前景。但是由于鎂及其鎂合金的化學(xué)活性較高，當作為植入材料植入到人體后極易被周圍的環(huán)境所腐蝕，使其過早的失去其機械性能；因此，作為植入材料時，其腐蝕的控制就顯得尤為重要。此外，作為異物植入人體不可避免產(chǎn)生生物學(xué)排異反應(yīng)，其生物功能性(生物相容性)也同等重要。
[0003]以血管支架為例，現(xiàn)在的血管支架材料多為不銹鋼、鈷鉻鑰合金、鎳鈦合金等不可降解的材料。長期植入不可降解的支架會引起人體一系列的免疫反應(yīng)，導(dǎo)致局部長期的炎癥，以及內(nèi)膜層的損害，從而導(dǎo)致平滑肌過度增殖，引起再狹窄。因此，全降解型支架成為解決這些問題最有效的方法，而鎂及其鎂合金成為最有希望的材料之一。對血管支架用鎂基材料而言，其腐蝕控制及生物相容性始終是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，該方法制得的涂層為 生物功能化涂層，具有良好的生物相容性，且能有效地降低純鎂的腐蝕速率。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其步驟是:
[0006]A、將濃度為2-10g/L的植酸溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至5_8，得到腐蝕抑制劑溶液；
[0007]B、將肝素或比伐盧定溶解在A步的腐蝕抑制劑溶液中，得到腐蝕抑制劑和生物分子共混的改性溶液；改性溶液中肝素或比伐盧定的濃度為2_5g/L ；
[0008]C、將潔凈的純鎂在溫度為50_80°C、濃度為l_6mol/L的NaOH溶液中浸泡12-24小時，得到堿活化的純鎂；
[0009]D、將C步得到的堿活化的純鎂浸泡在B步的改性溶液中，升溫至50-80°C保溫20-80分鐘，使其與堿活化的純鎂發(fā)生反應(yīng)，即在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層。
[0010]本發(fā)明的機理是:
[0011]通過將純鎂堿活化，在純鎂的表面獲得氫氧化鎂涂層，隨后，將堿活化的純鎂浸泡在植酸和生物分子共混的改性溶液中，植酸能夠與堿活化的純鎂表面的氫氧化鎂發(fā)生反應(yīng)，而固定在純鎂的表面；生物分子則由于植酸與純鎂表面的氫氧化鎂反應(yīng)產(chǎn)生的機械包裹，而被固定在純鎂的表面，實現(xiàn)其耐腐蝕和生物相容性的功能。[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]一、通過堿活化在純鎂的表面獲得氫氧化鎂涂層，即加強了腐蝕抑制劑一植酸在純鎂表面的固定，同時也避免了植酸溶液對純鎂的基體腐蝕作用，保護了純鎂的基體。在使用(降解)過程中，鎂基體被腐蝕釋放出鎂離子，同時腐蝕抑制劑——植酸能夠與腐蝕過程中釋放出來的鎂離子發(fā)生螯合反應(yīng)，在表面形成致密的螯合產(chǎn)物層，從而在腐蝕介質(zhì)初期起到良好的保護作用；其腐蝕速率低，避免了過早的失去其機械性能。同時，可通過調(diào)節(jié)改性溶液浸泡時間以調(diào)節(jié)涂層的厚度，從而調(diào)節(jié)腐蝕速率以滿足不同的治療、康復(fù)要求。
[0014]二、生物分子是在腐蝕抑制劑與堿活化后的氫氧化鎂發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的機械包裹被固定在純鎂的表面，生物分子沒有發(fā)生化學(xué)變化，生物分子的生物活性保持好。在使用(降解)過程中，表面固定的生物分子不斷被釋放到腐蝕介質(zhì)中，發(fā)生生物功能化的作用，具有良好的生物相容性。
[0015]三、制備方法為中溫液相過程，條件溫和、操作方便、制備成本低、適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是實施例1的制得物(Mg-OH-PA&Hep)與純鎂(Mg)的動電位極化曲線圖。
[0018]圖2是實施例4的制得物(Mg-OH-PA&BVLD)與純鎂(Mg)的動電位極化曲線圖。 【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其步驟是:
[0021]A、將濃度為2g/L的植酸溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至5，得到腐蝕抑制劑溶液；
[0022]B、將肝素溶解在A步的腐蝕抑制劑溶液中，得到腐蝕抑制劑和生物分子共混的改性溶液；改性溶液中肝素的濃度為2g/L ；
[0023]C、將潔凈的純鎂在溫度為60°C、濃度為3mol/L的NaOH溶液中浸泡24小時，得到堿活化的純鎂；本例的純鎂為鑄態(tài)純鎂。
[0024]D、將C步得到的堿活化的純鎂浸泡在B步的改性溶液中，升溫至60°C保溫40分鐘，使其與堿活化的純鎂發(fā)生反應(yīng)，即在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層。
[0025]圖1是本例的制得物(圖中簡稱為Mg-OH-PA&H印，其中PA為植酸、Hep為肝素)與純鎂(圖中簡稱為Mg)的動電位極化曲線圖。圖1表明本例在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層后其自腐蝕電流與純鎂相比，下降兩個數(shù)量級，腐蝕速率顯著降低。
[0026]本例的制得物(Mg-OH-PA&Hep)與對照(Mg_0H_PA，其制備方法和步驟與本例基本相同，只是去掉B步的操作，直接將A步的腐蝕抑制劑溶液與C步的堿活化的純鎂進行浸泡反應(yīng))進行凝血時間測試，測試表明對照的凝血時間為75秒，而本例制得物在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層后其凝血時間升高，已超出儀器的最大測試時間值一 150秒。
[0027]實施例2
[0028]一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其步驟是:
[0029]A、將濃度為5g/L的植酸溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至7，得到腐蝕抑制劑溶液；[0030]B、將肝素溶解在A步的腐蝕抑制劑溶液中，得到腐蝕抑制劑和生物分子共混的改性溶液；改性溶液中肝素的濃度為3g/L ；
[0031]C、將潔凈的純鎂在溫度為50°C、濃度為6mol/L的NaOH溶液中浸泡12小時，得到堿活化的純鎂；本例的純鎂為鑄態(tài)純鎂。
[0032]D、將C步得到的堿活化的純鎂浸泡在B步的改性溶液中，升溫至80°C保溫80分鐘，使其與堿活化的純鎂發(fā)生反應(yīng)，即在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層。
[0033]實施例3
[0034]一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其步驟是: [0035]A、將濃度為10g/L的植酸溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至8，得到腐蝕抑制劑溶液；
[0036]B、將肝素溶解在A步的腐蝕抑制劑溶液中，得到腐蝕抑制劑和生物分子共混的改性溶液；改性溶液中肝素的濃度為5g/L ；
[0037]C、將潔凈的純鎂在溫度為80°C、濃度為lmol/L的NaOH溶液中浸泡20小時，得到堿活化的純鎂；本例的純鎂為擠壓態(tài)純鎂。
[0038]D、將C步得到的堿活化的純鎂浸泡在B步的改性溶液中，升溫至50°C保溫20分鐘，使其與堿活化的純鎂發(fā)生反應(yīng)，即在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層。
[0039]實施例4
[0040]一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其步驟是:
[0041]A、將濃度為5g/L的植酸溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至5，得到腐蝕抑制劑溶液；
[0042]B、將比伐盧定溶解在A步的腐蝕抑制劑溶液中，得到腐蝕抑制劑和生物分子共混的改性溶液；改性溶液中比伐盧定的濃度為3/L ；
[0043]C、將潔凈的純鎂在溫度為50°C、濃度為6mol/L的NaOH溶液中浸泡12小時，得到堿活化的純鎂；本例的純鎂為擠壓態(tài)純鎂。
[0044]D、將C步得到的堿活化的純鎂浸泡在B步的改性溶液中，升溫至80°C保溫40分鐘，使其與堿活化的純鎂發(fā)生反應(yīng)，即在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層。
[0045]圖2是本例的制得物(圖中簡稱為Mg-OH-PA&BVLD，其中PA為植酸、BVLD為比伐盧定)與純鎂(圖中簡稱為Mg)的動電位極化曲線圖。圖2表明本例在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層后其自腐蝕電流與純鎂相比，下降兩個數(shù)量級，腐蝕速率顯著降低。
[0046]本例的制得物(Mg-OH-PA&BVLD)與對照(Mg_0H_PA，其制備方法和步驟與本例基本相同，只是去掉B步的操作，直接將A步的腐蝕抑制劑溶液與C步的堿活化的純鎂進行浸泡反應(yīng))進行凝血時間測試，測試表明對照的凝血時間為75秒，而本例制得物在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層后其凝血時間升高，已超出儀器的最大測試時間值一 150秒。
[0047]實施例5
[0048]一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其步驟是:
[0049]A、將濃度為10g/L的植酸溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至8，得到腐蝕抑制劑溶液；
[0050]B、將比伐盧定溶解在A步的腐蝕抑制劑溶液中，得到腐蝕抑制劑和生物分子共混的改性溶液；改性溶液中比伐盧定的濃度為2.5g/L ；
[0051]C、將潔凈的純鎂在溫度為80°C、濃度為4mol/L的NaOH溶液中浸泡24小時，得到堿活化的純鎂；本例的純鎂為擠壓態(tài)純鎂。
[0052]D、將C步得到的堿活化的純鎂浸泡在B步的改性溶液中，升溫至70°C保溫80分鐘，使其與堿活化的純鎂發(fā)生反應(yīng)，即在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層。
[0053]實施例6
[0054]一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其步驟是:
[0055]A、將濃度為2g/L的植酸溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至6，得到腐蝕抑制劑溶液；[0056]B、將比伐盧定溶解在A步的腐蝕抑制劑溶液中，得到腐蝕抑制劑和生物分子共混的改性溶液；改性溶液中比伐盧定的濃度為2g/L ；
[0057]C、將潔凈的純鎂在溫度為60°C、濃度為lmol/L的NaOH溶液中浸泡15小時，得到堿活化的純鎂；本例的純鎂為鑄態(tài)純鎂。
[0058]D、將C步得到的堿活化的純鎂浸泡在B步的改性溶液中，升溫至50°C保溫20分鐘，使其與堿活化的純鎂發(fā)生反應(yīng)，即在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層。
【權(quán)利要求】
1.一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其步驟是: A、將濃度為2-10g/L的植酸溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至5-8，得到腐蝕抑制劑溶液； B、將肝素或比伐盧定溶解在A步的腐蝕抑制劑溶液中，得到腐蝕抑制劑和生物分子共混的改性溶液；改性溶液中肝素或比伐盧定的濃度為2-5g/L ； C、將潔凈的純鎂在溫度為50-80°C、濃度為l-6mol/L的NaOH溶液中浸泡12-24小時，得到堿活化的純鎂； D、將C步得到的堿活化的純鎂浸泡在B步的改性溶液中，升溫至50-80°C保溫20-80分鐘，使其與堿活化的 純鎂發(fā)生反應(yīng)，即在純鎂表面得到生物功能化及耐腐蝕涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純鎂表面獲得生物功能化及低腐蝕速率的涂層的方法，其特征在于，所述的純鎂為鑄態(tài)純鎂、擠壓態(tài)純鎂。
【文檔編號】C23C22/78GK103614718SQ201310524913
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】萬國江, 陳英奇, 黃楠, 趙升, 趙元聰, 王娟, 游天雪, 楊蘋, 王進, 陳俊英, 冷永祥, 孫鴻, 趙安莎 申請人:西南交通大學(xué)