可降解生物医用镁合金表面智能释药涂层的制备及表征

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镁(Mg)及合金逐步成为多数研究学者们的研究热点。究其原因,是其自身具有十分突出的生物相容性。然而由于镁金属在人体体内的降解速率较快,极大地限制了医用镁合金的广泛推广与应用。本研究,目的旨在通过涂层提高Mg合金的耐腐蚀性能。以自行冶炼的Mg合金为涂层基体,在添加不同量Na2SiO3的电解液中制备涂覆得到微弧氧化(MAO)涂层。对其表面形貌(SEM)、元素组成(EDS;XRD)及耐蚀性等方面进行综合评测,进而以此来确定最佳的Na2SiO3添加量。在此实验基础上,在具有最佳耐蚀性的微弧氧化涂层试样表面通过化学氧化聚合法制备具有储药释药功能的聚吡咯涂层。对其表面形貌(SEM)、耐蚀性及其释药性等方面进行比较及表征,进而确定最佳复合涂层的合成工艺。研究结果表明:(1)在不同Na2SiO3添加量电解液中制备涂覆得到微弧氧化(MAO)涂层。涂层主要是由Mg3(PO4)2、MgO、Mg2SiO4和非晶相Mg3(PO4)2组成。随着电解液中添加Na2SiO3量浓度的逐渐增加,MAO涂层中硅(Si)元素的相对含量占比也在逐渐增加,而磷含量逐渐降低,P/Si原子比不断减小,说明在涂层形成过程中电解液内的PO43-和SiO32-两种阴离子之间存在竞争关系。在涂层中P/Si原子比约为1时(1.5g/L Na2SiO3),其具有最佳的涂层连续性和致密度,且呈现最佳的耐腐蚀性能。(2)采用单一变量法,从偶联剂浓度、吡咯与氯化铜浓度比、反应次数、反应时间等方面着手,尝试探索在微弧氧化陶瓷涂层表面制备制备具有储药释药功能聚吡咯涂层的最佳合成工艺。确定最佳合成工艺为:反应重复次数为两次;聚合反应时间为5min;硅烷偶联剂的浓度为5ml/L;C(吡咯)与C(CuCl2)浓度比为1:2。(3)通过对不同药物掺杂量的MAO-PPy(DEX)涂层进行电化学测试,当药物(DEX)的添加量浓度为1mg/L时,MAO-PPy(DEX)涂层试样具有较正较高的自腐蚀电位以及较低较小的自腐蚀电流密度数值。通过比较涂层的体外释药量,发现智能释药涂层可以随着周围体系环境中的钾、钠离子的变化,释放不同量的药物,可以进一步推广释药涂层的实际应用。
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