HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr二种生物材料的制备及其降解性与生物相容性的研究

发布时间：2018-06-18 15:30

  本文选题：Mg-Zn-Sr合金 + HA涂层　； 参考：《东北大学》2012年硕士论文

【摘要】：近几十年来,生物医用材料在不断的发展与创新,多种新型材料被成功开发。镁合金做为生物医用植入材料有很多优于其他材料的性能。镁的密度,弹性模量等物理性能与人体骨组织接近,镁离子是人体所必须的微量元素之一。羟基磷灰石(HA)是骨骼、牙本质和牙釉质等硬组织的主要成分。把这两者结合到一起,即在镁合金表面涂覆HA涂层,既保持了金属材料良好的力学性能,还具备了HA优良的生物相容性。本课题根据材料的力学性、可降解性和生物相容性的要求自行优化设计了Mg-4.0Zn-1.0Sr合金及Mg-4.0Zn-2.0Sr合金。以性能更优的Mg-4.OZn-1.0Sr合金板材为基体,在其表面制备HA涂层。并对该材料的降解性能与生物相容性进行了研究。获得的实验结果如下： (1)优化设计了Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr俩种合金,对Mg-4.0Zn-1.0Sr合金锭坯进行均匀化退火,道次间退火温度在300℃～400℃之间,同时道次压下量控制在10%～20%的轧制工艺条件下,轧制出了表面质量良好的1mm厚板材。并进行了160℃、12h的人工时效处理,其力学性能优良,抗拉强度达253MPa,同时硬度值达69.78HV,最大延伸率达到13.3%。 (2)将Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr两种合金板材在SBF中做耐腐蚀性的对比实验,腐蚀结果为：它们的平均腐蚀速率分别为1.163g/(m2·h)和1.244gg/(m2·h);腐蚀电流密度分别为275μA/cm2(?)438μA/cm2。 (3) Mg-4.0Zn-1.0Sr合金在SBF溶液中的腐蚀规律是：点蚀→点蚀横向延伸→形成局部腐蚀这样的一个循环腐蚀过程。Mg-4Zn-1.0Sr合金板材耐蚀性增强的原因主要是晶内析出的第二相(MgZn)能够提高合金的耐腐蚀性,MgZn的腐蚀电位比Mg高,减小了整个腐蚀系统的腐蚀电流,降低了腐蚀发生的倾向。 (4)以Mg-4.0Zn-1.0Sr合金作为基体,利用直接电沉积法、前碱热处理+电沉积+后碱热处理俩种方法在基体表面制备HA涂层,直接电沉积法制备出了细针片状结构的HA,但其成分主要为Ca3(PO4)2-nH2O(TCP),需要进一步处理才能使其转化为HA。前碱热处理+电沉积+后碱热处理法在最优工艺：电沉积温度37℃,精确控制电压在3V时,制备出了表面平整、致密的HA涂层；片长801μm、宽34μm、厚10μm。 (5)研究了HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Sr合金与未涂层Mg-4.0Zn-1.0Sr合金在SBF溶液中的降解性,通过质量损失法研究发现：未涂层的合金在8天时腐蚀速率基本稳定在1.139g/(m2·h),而HA涂层的镁合金在第12天腐蚀速率才稳定在0.957g/(m2·h)。电化学实验证明：初始时HA涂层的自腐蚀电位较未涂层的明显正移,腐蚀电位正移366mV以上,降低了腐蚀电流密度,显著的增强了试样的耐腐蚀性。 (6)Mg-4.0Zn-1.0Sr及HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Sr合金的溶血率值为4.70%和3.52%,Mg-4.0Zn-2.0Sr及HA涂层Mg-4.0Zn-2.0Sr合金的溶血率值为4.60%和3.51%,均低于5.0%,具有良好的抗溶血性能。且HA涂层后其抗溶血性能提高,更适宜在人体中应用。同时浸提液的[Mg2+]浓度较低,说明HA涂层可降低初始[Mg2+]浓度,避免了局部[Mg2+]浓度的偏高而引起不良反应的现象。 (7)通过细胞形态分析Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr合金以及经涂层后材料3ds细胞毒性的级别均为1级轻微细胞毒性。通过MTT检测结果分析,四种材料的细胞增殖度RGR%均在90-100%之间,亦说明其均为1级轻微细胞毒性。经涂层后,细胞增值度有较大程度提高,更加适合于临床医学应用。
[Abstract]:Mg - 4.0Zn - 1.0Sr alloy and Mg - 4.0Zn - 2.0Sr alloy have been prepared on the surface of magnesium alloy .

( 1 ) The alloy of Mg - 4.0Zn - 1.0Sr and Mg - 4.0Zn - 2.0Sr was optimized . The annealing temperature of Mg - 4.0Zn - 1.0Sr alloy ingot was annealed at 300 鈩，

本文编号：2035965