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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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。
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