可降解镁表面羟基乙叉二膦酸超薄涂层的腐蚀降解性能和生物相容性研究

发布时间：2017-11-10 05:14

  本文关键词：可降解镁表面羟基乙叉二膦酸超薄涂层的腐蚀降解性能和生物相容性研究

  更多相关文章： 可降解镁 羟基乙叉二膦酸 腐蚀 PDP EIS 浸泡 成骨细胞

【摘要】：生物医用可降解／吸收镁及其合金具有优异的力学性能、生物安全性及可生物降解性能,因而被广泛地研究用于可降解生物医用植入器件。然而,其过快的腐蚀降解速度导致的局部pH升高、氢气泡的聚集以及由局部腐蚀导致的过快力学性能丧失等问题极大地限制了镁及其合金在临床中的应用。利用一种简单且高效的有机膦酸涂层不仅能够很好的控制镁降解速度和减少局部腐蚀,同时还兼具良好的生物相容性。本文中采用有机的羟基乙叉二膦酸(1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid) [CH3C(OH)[PO(OH)2]2 (HEDP)]生物活性小分子。HEDP分子不仅具有很好的生物安全性,还能够在镁的表面构建一层高质量的,能够很好控制镁合金腐蚀的保护层。通过碱活化能在镁的表面形成一层均匀的富羟基(-OH)转化涂层,HEDP分子中的磷酸基团(-P032-)与镁表面羟基进行原位的化学共价固定,从而牢固地在基体表面形成一层HEDP涂层；随着液相沉积过程的进行,基底释放的镁离子Mg2+与磷酸基团进一步螯合沉积形成有机-金属络合物,由于HEDP分子量小,最终通过共价固定和螯合沉积形成的HEDP薄膜结构致密且厚度较小。通过观察样品的表面形貌、表面化学成分以及HEDP分子间的化学键合方式分析得出,HEDP分子与碱活化后镁表面的羟基首先以共价固定的方式结合,随后HEDP分子上-P032-与镁离子通过螯合沉积的方式使得涂层更加均匀且致密。通过在样品表面画格后胶带粘揭实验测试表明,HEDP涂层与镁基底有着优异的结合力。电化学Ecorr, icorr以及EIS结果表明涂层能够从动力学方面阻碍电解液中阴离子侵入基底,从而很好的控制镁的腐蚀降解速率；通过Tafel外推法得出的击穿电位Ebd,极化测试后样品表面形貌以及阻抗图谱结果表明HEDP涂层能够减少基底的局部腐蚀。通过体外长时间的模拟浸泡实验结果表明HEDP涂层改性后的镁析氢量较少,局部pH值变化较小并且在长时间浸泡后表面仍能保持较完整的形貌。HEDP涂层之所以具有较好的控制镁基底腐蚀降解速率的能力,是因为HEDP螯合镁离子形成的有机-金属化合物本身具有的稳定的化学结构,以及涂层的致密性和均匀性等。较好的腐蚀降解控制性能不仅解决了镁在实际运用过程中带来的氢气泡聚集、局部pH过高及结构提前解体失效等问题；同时,均匀的腐蚀降解模式和较低的降解速率更利于短期细胞在样品表面的的粘附、增殖以及长期细胞的生长。短时间的成骨细胞粘附和增殖实验表明,HEDP涂层表面成骨细胞粘附数量较多,细胞形态正常并且细胞成分化增殖状；长时间的成骨细胞培养结果表明,HEDP涂层改性后的镁表面成骨细胞活性CCK-8吸光度最高,1天,3天和5天长时间成骨细胞培养结果显示HEDP涂层表面细胞数量较多,且与不锈钢持平,成骨细胞在培养3天呈现出旋涡状生长,在第5天时细胞分层生长,表明HEDP涂层有很好的骨相容性。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4;R318.08

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨文彬;张立同;成来飞;华云峰;张钧;;金属有机物化学气相沉积法制备铱涂层的形貌与结构分析[J];稀有金属材料与工程;2006年03期

2 勾昱君;刘中良;;优化抑霜涂层的实验研究[J];陶瓷研究与职业教育;2006年01期

3 朱佳;冀晓鹃;揭晓武;史明;;封严涂层材料及应用[J];材料开发与应用;2008年04期

4 斯蒂芬·H·加里法里尼;罗恩·巴纳斯;J·克里唐;龙克昌;;航天飞机用的高粘性涂层的研制[J];稀有金属合金加工;1981年04期

5 缪兴邦;水溶性织物涂层胶的合成[J];化学世界;1985年03期

6 陈斌,易茂中;封严涂层的抗冲蚀性与冲蚀速度的关系[J];中南工业大学学报;1998年04期

7 郑有新;浅谈涂层表面颗粒不良现象[J];材料保护;2001年04期

8 闫颖,石子源,刘国伟;锌铬膜涂层的制备研究[J];大连铁道学院学报;2002年04期

9 张琼,蔡传荣;钛阳极涂层溶蚀失效的研究[J];电子显微学报;2003年06期

10 刘夙伟;李曙;刘阳;;封严涂层材料及其可刮削性的评价[J];中国表面工程;2009年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张琼;蔡传荣;;钛阳极涂层溶蚀失效的研究[A];第三届全国扫描电子显微学会议论文集[C];2003年

2 王颖;顾卡丽;李健;;智能变色涂层及其应用[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

3 单凯军;余文莉;徐四清;;家电环保涂层表面性能检测的研究[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

4 李金桂;;无机富锌涂层的诞生和应用[A];第二届全国重防腐蚀与高新涂料及涂装技术研讨会论文集[C];2004年

5 王允夫;陈小英;王红玲;;高温合金抗热震涂层研究[A];中国硅酸盐学会搪瓷分会2003年学术研讨会论文集[C];2003年

6 刘建华;李兰娟;李松梅;;铝合金早期腐蚀预警光基敏感涂层的研制[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年

7 林达仁;;梅雨期涂层表面泛白现象及其防治[A];中国电子学会生产技术学会第三届化工学术年会论文汇编（下）[C];1991年

8 庞佑霞;刘厚才;郭源君;;有机复合弹性涂层材料的抗磨蚀实验研究[A];第七届全国摩擦学大会论文集（二）[C];2002年

9 付前刚;李贺军;黄剑锋;史小红;史波;李克智;;炭/炭复合材料磷酸盐涂层的抗氧化性能研究[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年

10 王兴原;苗晓;胡志强;光红兵;顾祥宇;;改善无取向硅钢环保涂层表面特性的方法研究[A];高性能电工钢推广应用交流暨第五次全委工作（扩大）会专题报告及论文[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 赵志玲;带卷粉末涂层新技术[N];世界金属导报;2012年

2 赵艳涛 曹垒 陈刚 孙亚娜;沙钢无取向硅钢涂层调试改进工艺[N];世界金属导报;2014年

3 华凌;美开发出智能过滤涂层[N];科技日报;2012年

4 莫文铸;防止衣服变脏科学家研制超疏液材料[N];中国纺织报;2013年

5 ;建筑幕墙用铝塑复合板[N];中国建材报;2008年

6 王烁 王奇 陈运法;玻璃幕墙专用纳米自清洁涂层的研究[N];中国建材报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 林岳宾;多因素耦合作用下α-Al_2O_3阻氚涂层形成规律及机理研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 李增荣;铝制内燃机缸体内壁铁基涂层的制备及摩擦学特性的研究[D];沈阳工业大学;2016年

3 黄海;多孔钛合金表面HA涂层改性及大动物体内骨修复研究[D];第四军医大学;2016年

4 张晶;纯钛表面载LAMA3涂层在种植体—牙龈生物学封闭形成中的作用[D];浙江大学;2016年

5 朱利安;耐高温铱/铼涂层制备技术与性能研究[D];国防科学技术大学;2014年

6 蒲泽林;电热爆炸喷涂法制备亚微米晶涂层的研究[D];华北电力大学（北京）;2005年

7 檀琳;非共价键合聚合物抗污涂层的制备及应用研究[D];中国科学技术大学;2015年

8 黄群武;耐候性太阳选择性吸收涂层的研究[D];天津大学;2007年

9 刘红兵;等离子复合渗技术制备氧化物阻氚涂层及其性能研究[D];南京航空航天大学;2010年

10 陈春燕;新型固相微萃取涂层的制备及其在环境分析中的应用[D];湖南大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 段晋辉;WS_2-TiB_2固体润滑涂层的制备及性能研究[D];昆明理工大学;2015年

2 王昊;连续高频感应真空熔覆技术研究[D];青岛理工大学;2015年

3 赵亚穷;聚碳酸酯透明件/纳米TiO_2涂层的耐紫外老化及环境应力开裂行为研究[D];郑州大学;2015年

4 王有维;铝电解槽TiB_2阴极涂层的制备及其性能研究[D];昆明理工大学;2015年

5 辛欣;Ti(Cr)SiC(O)N涂层表面改性硬质合金及热处理对其机械性能的影响[D];西南交通大学;2015年

6 刘玉洁;铜介导的多酚涂层用于心血管材料表面改性的研究[D];西南交通大学;2015年

7 邢学刚;稀土对钛合金化不锈钢表面制备双层涂层电化学及力学性能的影响[D];太原理工大学;2016年

8 王然;涂层对定向高温合金力学性能的影响及其抗热腐蚀性能的研究[D];江西科技师范大学;2015年

9 许向敏;CrN基涂层的制备及其性能研究[D];江西科技师范大学;2015年

10 冯佳伟;海底管线涂层破损时阴极保护数学模型的建立及应用研究[D];中国海洋大学;2015年

，

本文编号：1165217