电泳沉积镁合金基羟基磷灰石涂层研究

发布时间：2017-05-14 20:21

  本文关键词：电泳沉积镁合金基羟基磷灰石涂层研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镁及镁合金具有优异的力学性能、低弹性模量及可降解性,良好的生物相容性,作为医用金属植入材料的潜力很大,符合理想的新一代医用金属材料,适合作为人工骨材料。然而,因镁合金较差的抗腐蚀性能,使得在预定服役期内不能满足机械性能的要求,限制了镁及镁合金作为医用金属材料或人工骨材料的应用与发展。羟基磷灰石(hydroxyapatite,简称HA)是组成人体骨骼组织的重要成分,具有优异的生物活性、生物相容性,骨诱导性能,不易分解,且抗腐蚀性能力较好,是人工骨基材较理想的表层材料。然而HA的强度不高,韧性较差,难以作为承力材料使用。因此,在镁合金基体上涂覆一层HA,由镁合金承担生物力学性能,HA承担生物活性与生物相容性,即可制得性能较好的人工骨材料。本课题以镁合金AZ31B为基料,无水乙醇为分散介质,硝酸为电解质,采用电泳沉积法制备镁合金基羟基磷灰石涂层复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子分析天平、粘接拉伸仪等分析手段,对涂层的表面形貌、组成、重量和结合强度进行测试和表征,研究了悬浮液陈化时间、悬浮液固含量(浓度)及沉积电压对沉积涂层的影响。通过观察不同电泳沉积工艺条件下制备的涂层性能比较,分析电泳工艺参数对涂层的微观性能及表面形貌的影响,找出制备涂层的较佳工艺参数。并利用动物体内埋植实验和SBF浸泡实验来分别考察复合材料的生物相容性及生物活性,同时也考察镁合金基羟基磷灰石涂层生物复合材料的耐腐蚀性能,验证了HA涂层在一定程度上阻缓镁合金的腐蚀。实验结果表明:在阴极镁合金基底上可均匀沉积HA涂层。悬浮液浓度0.02kg/L,陈化时间10d,电压为60V时为较佳电泳沉积工艺参数,设置该工艺参数能得到厚度、重量以及表面性能适中的HA涂层。动物埋植实验发现,植入的复合材料未被降解,植入物周围出现组织增生及新生血管,有结缔组织并形成纤维囊包裹着种植体。周围组织未见明显的组织炎症反应、免疫反应,无多核的巨细胞和中性粒细胞等炎细胞的浸润。SBF浸泡实验发现,复合材料浸泡于SBF溶液后,不但没有被腐蚀,且涂层表面形成一层类骨磷灰石。表明镁合金基羟基磷灰石涂层生物材料耐腐蚀性较好,无细胞毒性,能诱导钙离子沉积,促进骨细胞的形成,具有良好的生物相容性及生物活性。
【关键词】：镁合金 羟基磷灰石 电泳沉积 生物相容性 生物活性
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第１章 绪论13-29
• 1.1 生物材料简介13-17
• 1.1.1 生物医用金属材料13-15
• 1.1.2 医用镁合金15-17
• 1.2 本课题研究背景及意义17-19
• 1.3 研究现状19-24
• 1.3.1 镁合金基羟基磷灰石涂层生物材料的研究现状19-23
• 1.3.2 电泳沉积技术制备HA涂层的研究现状23-24
• 1.4 问题的提出24-25
• 1.5 本论文选题的目的及研究内容25-27
• 1.6 章节安排27-29
• 第2章 实验方法29-37
• 2.1 电泳沉积法29-30
• 2.2 涂层的微观组织与相的结构分析30-32
• 2.2.1 X射线衍射（XRD）30-31
• 2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）31-32
• 2.3 粘接拉伸法32-33
• 2.4 生物相容性实验33-34
• 2.5 生物活性实验34-35
• 2.6 浸泡失重法35-37
• 第3章 电泳沉积法制备镁合金基羟基磷灰石涂层37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 实验材料37-39
• 3.2.1 主要材料37-38
• 3.2.2 实验主要试剂38
• 3.2.3 主要仪器和设备38-39
• 3.3 实验步骤39-42
• 3.3.1 悬浮液的制备39
• 3.3.2 镁合金材料预处理39-40
• 3.3.3 电泳沉积HA40
• 3.3.4 涂层的后续热处理40-41
• 3.3.5 涂层表征41
• 3.3.6 涂层性能分析41-42
• 3.4 实验结果与分析42-52
• 3.4.1 生物复合材料的表征42-43
• 3.4.2 电泳沉积工艺参数的影响43-52
• 3.5 讨论52-53
• 3.5.1 镁合金基体表面处理52
• 3.5.2 涂层后续处理52-53
• 3.6 结论53-55
• 第4章 镁合金基羟基磷灰石涂层生物活性及生物相容性研究55-65
• 4.1 引言55
• 4.2 实验材料55-57
• 4.2.1 主要材料55
• 4.2.2 主要试剂55-56
• 4.2.3 主要仪器与设备56-57
• 4.3 实验步骤57-60
• 4.3.1 种植体表征57
• 4.3.2 种植体预处理57
• 4.3.3 动物体内埋植实验57-58
• 4.3.4 SBF浸泡实验58-60
• 4.4 实验结果与分析60-63
• 4.4.1 种植体表征60-61
• 4.4.2 动物实验61-62
• 4.4.3 SBF实验62-63
• 4.5 讨论63-64
• 4.6 结论64-65
• 第5章 结论与展望65-69
• 5.1 结论65-66
• 5.2 展望66-69
• 参考文献69-77
• 作者攻读学位期间的科研成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 林岚云;仿生法制备钛合金/羟基磷灰石复合涂层的研究[J];佛山陶瓷;2005年02期

2 陈景帝;王迎军;;水热条件下纳米羟基磷灰石的取向有序生长[J];南京大学学报(自然科学版);2009年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 毛丽贺;医用镁钙锌合金成分设计及表面改性研究[D];天津大学;2009年

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本文编号：366173