可降解镁锶金属骨填充材料的表面涂层调控降解研究

发布时间：2017-12-19 05:26

  本文关键词：可降解镁锶金属骨填充材料的表面涂层调控降解研究

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【摘要】：镁锶合金具有良好的力学性能、促成骨性能,并且在人体内可降解被吸收,因此是一种极具临床应用潜力的新型医用可降解骨植入材料。目前限制镁锶合金临床应用的主要问题是体内降解与新骨修复重建不适配。表面改性已被广泛研究且认为其可以有效地控制镁合金的腐蚀,从而在临床应用方面表现出巨大的潜力。基于课题组之前的研究,本文通过在铸态和挤压态镁锶合金上分别制备电沉积涂层、微弧氧化涂层和化学转化涂层,对比研究这三种医用镁合金上常用涂层的降解和生物学性能。系统研究了铸态和挤压态镁锶合金基体上不同涂层的形貌结构、元素和物相组成,通过体外浸泡、失重、析氢和电化学实验对比三种涂层的体外降解差异,并通过体外细胞实验评价三种涂层的生物相容性,筛选出降解性能和生物学性能优异的涂层作为骨填充材料应用。实验结果表明:镁锶合金由基体相αα-Mg和第二相Mg_(17)Sr_2组成,铸态材料的第二相以网状分布在晶界处造成材料耐蚀性较差,挤压变形后的第二相破碎成颗粒状,并且沿晶界均匀的分布在基体中,避免了沿晶界发生严重的电偶腐蚀,提高了材料的耐蚀性。镁锶合金上的电沉积涂层为块状结构,并且在涂层与基体之间存在一层较厚的内腐蚀层,涂层的主要成分为透钙磷石。微弧氧化涂层为典型的孔状结构,表面有微裂纹,涂层的主要成分为氧化镁,而Ca、P元素以非晶态存在于涂层中。化学转化涂层由许多大小不均匀的颗粒堆积而成,涂层较厚但不均匀,涂层的主要成分锶的磷酸盐。电化学测试、pH值变化、失重、析氢等实验结果一致表明铸态镁锶基体上微弧氧化涂层的耐蚀性最好,化学转化涂层次之。然而电沉积涂层耐蚀性变差,降解速率快于基体。体外细胞实验表明铸态镁锶基体上微弧氧化涂层的细胞存活率最高,化学转化涂层次之,电沉积涂层的细胞相容性相对较差。因此,可以看出微弧氧化涂层的综合性能最好。大动物预实验结果表明铸态镁锶表面的微弧氧化涂层的体内降解速度依然过快,植入动物体内会引发炎症反应,不能满足骨填充材料的降解调控需求。因此,需要进一步提高其耐蚀性。通过体外降解实验和体外细胞实验表明挤压态镁锶基体上微弧氧化涂层对基体的保护效果最好,但其后期的生物活性较低;化学转化涂层具有良好的耐蚀性,同时具有较高的生物活性;电沉积涂层的耐蚀性最差,并且生物活性较低。因此,挤压态镁锶合金化学转化涂层具有作为骨填充材料应用的优势。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.4;R318.08

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