医用AZ91D镁合金表面改性研究

发布时间：2017-07-06 01:08

  本文关键词：医用AZ91D镁合金表面改性研究

  更多相关文章： 镁合金 生物材料 腐蚀 表面改性

【摘要】：金属材料是修复或替代病变骨组织的重要生物材料。与目前临床上使用的钛合金和不锈钢等金属生物材料相比,镁合金具有与人体骨相近的弹性模量和屈服强度,从而减少应力遮挡效应发生的可能性。镁是人体新产代谢所必需的元素,镁及镁合金具备良好的机械性能和生物相容性等特点,因此,镁是一种理想的、潜在的金属基生物材料。在20世纪初时,镁被作为人体材料用于研究和应用,然而,由于镁活泼的化学性质,镁合金在生理环境中腐蚀速率较快,产生大量的气泡使人体皮下组织出现气泡,从而使其作为生物材料的应用研究被搁置。随着多种科学技术的发展,镁合金作为生物材料的应用研究再次引起了广泛关注,因此,对镁合金表面改性的研究有重要意义。 本文综述了近年来镁合金作为生物材料应用研究的成效及表面改性技术,在此基础上利用医药工业上已广泛应用的硬脂酸钠为原料,通过阳极电沉积技术于镁合金基体上成功制备硬脂酸镁膜层,该膜层是由镁合金基体在阳极电位作用下释放出的Mg2+和电解液中的硬脂酸根结合沉积于基体上而形成的。通过电化学实验研究此改性膜层对于基体的保护性,并通过生物矿化浸泡实验研究膜层对于基体在模拟生理环境中的腐蚀行为及生理行为的影响,通过电化学实验表明,覆膜层样品的腐蚀速率明显的小于裸基体镁合金的腐蚀速率,而且硬脂酸镁改性膜层不仅可以提高基体的耐腐蚀能力而且通过傅里叶红外光谱证明该膜层可以诱导磷灰石的形成从而提高基体镁合金的生物活性。 以成本低廉、工艺简单易操作且改性效果良好为出发点,通过结合阴极电沉积技术和溶液法,首次在镁合金基体上成功制备由羟基磷灰石和硬脂酸组成的复合膜层,通过X射线粉末衍射和傅里叶红外光谱对复合膜层进行表征分析,表明复合膜层是通过羟基磷灰石中的Ca2+和硬脂酸中的官能团COOH间的静电吸附作用而组成的,硬脂酸对羟基磷灰石的改性处理并不会改变其生理活性；通过电化学阻抗测试表明复合膜层样品的阻抗低频处膜值比裸基体镁合金的高了2个数量级,该改性膜层可以提高镁合金基体耐腐蚀能力并对其提供有效的保护。 在确保改性膜层对镁合金基体耐腐蚀能力和生物相容性提高的基础上,以制备工艺成熟且相对简单及进一步降低成本为前提,通过水热法首次将四环素掺杂入磷酸钙膜层并在镁合金基体表面成功制备。利用电化学实验技术筛选反应物浓度和四环素添加量,以优化出制备性能优越的改性膜层的最佳实验条件。通过傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜表征改性膜层的组成和微观结构；通过电化学实验和生理矿化浸泡实验研究改性膜层对于基体腐蚀行为和生理行为的效应,动电位极化测试表明覆四环素添加的磷酸钙膜层样品的腐蚀电流密度比裸基体镁合金的小了2个数量级,表明改性膜层显著降低了样品的腐蚀速率；生理矿化浸泡实验结果表明改性膜层不仅可以作为有效的阻挡层对镁合金提供保护而且还可以诱导磷灰石的形成提高基体的生物活性,从而提高镁合金作为生物材料的可能性。
【关键词】：镁合金 生物材料 腐蚀 表面改性
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 生物材料的概述9
• 1.2 生物材料的研究现状9-11
• 1.3 镁及镁合金表面改性研究现状11-12
• 1.4 镁合金表面仿生改性膜层研究现状12-14
• 1.5 本课题研究目的及内容14-15
• 参考文献15-19
• 第二章 实验材料及测试方法19-24
• 2.1 实验材料19-20
• 2.2 实验仪器及装置20
• 2.3 实验技术方案20-21
• 2.4 测试方法21-23
• 2.5 本章小结23
• 参考文献23-24
• 第三章 阳极电沉积法制备硬脂酸镁膜层及其性能研究24-36
• 3.1 前言24
• 3.2 实验部分24-25
• 3.3 结果与讨论25-34
• 3.4 本章小结34
• 参考文献34-36
• 第四章 阴极电沉积和溶液法制备羟基磷灰石-硬脂酸复合膜层及其性能研究36-47
• 4.1 前言36
• 4.2 实验部分36-37
• 4.3 结果与讨论37-44
• 4.4 本章小结44
• 参考文献44-47
• 第五章 水热法制备掺杂四环素的磷酸钙膜层及其性能研究47-59
• 5.1 前言47
• 5.2 实验部分47-48
• 5.3 结果与讨论48-56
• 5.4 本章小结56
• 参考文献56-59
• 第六章 结论与展望59-60
• 致谢60-61
• 在学期间发表的文章61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 梁春林;刘宜汉;韩变华;李红兵;吉海滨;姚广春;;镁合金表面处理研究现状及发展趋势[J];表面技术;2006年06期

2 张满意;郭兴伍;杨海燕;王渠东;丁文江;;镁合金水热法表面处理[J];材料保护;2010年07期

3 黄晶晶;杨柯;;镁合金的生物医用研究[J];材料导报;2006年04期

4 于晓明;谭丽丽;杨柯;;钽金属的医学应用研究进展[J];材料导报;2012年01期

5 杜作娟,古映莹;水热法合成锐钛矿型纳米二氧化钛[J];精细化工中间体;2002年05期

6 周坐东;;稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响[J];湖南有色金属;2010年02期

7 汤顺清,周长忍,邹翰;生物材料的发展现状与展望(综述)[J];暨南大学学报(自然科学与医学版);2000年05期

8 肖秀兰,陈志刚;磷酸钙生物陶瓷涂层制备及其研究进展[J];江苏大学学报(自然科学版);2002年06期

9 卢瑶,尹衍升,陈守刚;水热法制备纳米氧化锆晶体[J];江苏陶瓷;2005年01期

10 苗波;姜德志;;医用镁合金微弧氧化后不同涂层抑菌性及骨诱导性的研究[J];黑龙江医药科学;2009年05期

，

本文编号：524219