镁合金表面PA-LBL涂层增强耐蚀性与生物相容性评价

发布时间：2017-10-09 11:24

  本文关键词：镁合金表面PA-LBL涂层增强耐蚀性与生物相容性评价

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【摘要】：21世纪以来,新型可降解生物镁合金因其良好的可降解性能,与自体骨相似的机械性能引起广泛关注,显示出良好的发展前景。然而其在体液环境下过快降解,造成局部碱化和局部气腔等现象均不利于其作为植入物的功能性表达和患处的正常愈合。论文中分析了可降解镁合金在生物医学骨科材料领域的应用研究进展,重点分析讨论了国内外可降解镁合金耐蚀性能改善的情况及现存的推向临床的问题,提出了生物可降解镁合金应用于临床所亟待解决的问题并展望了未来的发展趋势。在这篇论文中,以镁合金AZ31为研究对象,利用植酸(Phytic Acide, PA)在镁合金表面的螯合作用提高了自组装膜与基体的粘合性,同时,使整个表面微环境处于一个动态平衡的腐蚀沉积状态。植酸可以在镁合金表面螫合形成致密的涂层以达到保护基体不被腐蚀的作用,层层自组装(LBL)两种利于细胞黏附的高分子,也可以利用植酸的特殊结构而结合在镁合金表面。综合考虑下,植酸的螯合层可以使得材料具有较低的腐蚀速度,同时自组装层也可以提高材料表面的生物相容性。利用电化学测试和浸泡实验分析材料的耐腐蚀性能与体外降解情况,结果显示,随着表面改性的进行,AZ3 1的耐腐蚀性能逐渐得到提高,尤其是PA-LBL改性后的镁合金,其腐蚀保护效率高达74%。且基体失重率和pH变化情况显示,PA-LBL改性后的镁合金在体外释放的过程中,这两项指标均保持在很小的范围内。探索其腐蚀机制在于产生气泡后,膜层失效,但很快又复合在一起形成新膜,从而保持一种动态平衡,抑制更深的腐蚀发生。复合涂层的显微形貌表明,利用植酸改善自组装膜与基体的粘合性得到了实现,膜层厚度明显增加,且更为均匀,与基体结合更为紧密。在细胞体外生物相容性评价中,分别利用直接培养,浸提液培养和钛表面模拟培养讨论了系统各项指标对细胞黏附增殖的影响。发现]PA-LBL复合膜具有良好的细胞相容性,无明显的细胞毒性,成骨细胞在其表面能够更好的铺展与延伸,细胞在材料表面处于高活性状态,推测该涂层具有良好的骨传导和骨诱导性。PA-LBL复合涂层能够改善镁合金的耐蚀性与生物相容性能且有望推广至临床。
【关键词】：镁合金 螯合 耐腐蚀性能 层层自组装 生物相容性
【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
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-30
• 1.1 镁基可降解生物材料概述13-15
• 1.2 镁基可降解金属材料在骨组织工程中的研究进展15-19
• 1.2.1 镁基可降解金属材料的优势18-19
• 1.2.2 镁基可降解金属材料临床推广的瓶颈19
• 1.3 镁基可降解金属材料耐蚀性能改善的研究现状19-25
• 1.3.1 合金元素改善镁合金耐腐蚀性与其独特生物学效应19-21
• 1.3.2 表面修饰改善镁基材料耐蚀性能与生物相容性21-25
• 1.4 层层自组装技术改善镁基材料耐蚀性能25-28
• 1.4.1 肌醇六磷酸在镁基材料表面螯合25-26
• 1.4.2 多聚赖氨酸在自组装技术中的应用26-27
• 1.4.3 海藻酸钠在自组装技术中的应用27-28
• 1.5 本论文的选题意义、研究目标和研究内容28-30
• 1.5.1 本论文的选题意义28-29
• 1.5.2 本论文的研究目标29
• 1.5.3 本论文的研究内容29-30
• 第2章 植酸-层层自组装复合涂层制备方法与表征技术30-39
• 2.1 引言30
• 2.2 实验材料与方法30-33
• 2.2.1 实验材料与仪器30-31
• 2.2.2 植酸、自组装改性镁合金的制备31-33
• 2.3 分析测试33-39
• 2.3.1 表面改性镁合金显微形貌分析33
• 2.3.2 材料表面化学成分与结构分析33
• 2.3.3 表面改性镁合金对其水接触角与表面能的影响33-34
• 2.3.4 电化学测试分析改性镁合金耐腐蚀性能34-36
• 2.3.5 PA-LBL改性镁合金在模拟体液中的降解36-39
• 第3章 PA-LBL复合涂层性能与耐蚀性分析39-57
• 3.1 PA-LBL复合涂层的表征39-43
• 3.1.1 PA-LBL复合涂层的显微形貌39-41
• 3.1.2 改性镁合金表面化学成分及结构分析41-42
• 3.1.3 改性镁合金表面水接触角与表面能42-43
• 3.2 电化学测试结果与讨论43-50
• 3.2.1 动电位极化分析(PDP)材料腐蚀性能44-45
• 3.2.2 电化学交流阻抗测试(EIS)评价材料耐蚀性能45-50
• 3.3 体外浸泡实验结果与讨论50-54
• 3.3.1 pH变化与失重率的变化50-52
• 3.3.2 体外浸泡实验析氢结果讨论52-54
• 3.4 腐蚀原理讨论54-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第4章 PA-LBL改性镁合金体外细胞相容性评价57-66
• 4.1 实验材料与方法57-60
• 4.1.1 实验材料57-58
• 4.1.2 细胞用试剂的配制58
• 4.1.3 材料预处理与细胞提取58-59
• 4.1.4 细胞培养59
• 4.1.5 细胞增殖活性检测59-60
• 4.1.6 细胞形态观察60
• 4.2 实验结果与讨论60-65
• 4.2.1 镁合金表面PA-LBL复合涂层对细胞黏附的影响60-63
• 4.2.2 镁合金浸提液对细胞增殖活性的影响63-64
• 4.2.3 复合涂层对细胞增殖的影响64-65
• 4.3 本章小结65-66
• 结论66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-77
• 攻读硕士学位期间研究成果77

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