镁合金表面改性方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医用金属材料领域，具体涉及一种镁合金表面改性方法。
【背景技术】
[0002] 镁合金密度约为1. 7g/cm3,由于较接近人体骨骼密度（约为1. 75g/cm3)，镁合金 材料作为新一代可降解医用金属材料有着独特的优势。另外，镁合金材料容易加工成形，加 工性能远优于聚乳酸、磷酸钙等其他类型可降解植入材料，并且镁合金材料具有优良的综 合力学性能以及独特的生物降解功能，镁同时也是人体所必需的宏量金属元素之一，镁合 金的弹性模量约为45GPa，接近于人体骨骼的弹性模量（10~40GPa)，能有效地缓解甚至避 免"应力遮挡效应"，镁合金在人体中释放出的镁离子还可促进骨细胞的增殖及分化，促进 骨骼的生长和愈合，加上我国镁资源极为丰富，价格也相对低廉，这些都使得镁合金作为可 降解金属材料的优选。
[0003] 然而镁合金材料却存在腐蚀速度太快，甚至无法控制的问题，一个镁合金心血管 支架在体外模拟体液中放置一至两个星期，基本上就腐蚀降解完，很难达到植入物在人体 所需要的服役期，并且降解过快还会导致溶血、溶骨等问题。当前解决上述问题的有效方法 之一是表面改性，但仅仅表面改性还远远不够，作为一种体内植入材料，镁合金材料的细胞 响应性也需要进一步增强，以促进组织的尽快修复，从而进一步降低对材料腐蚀/降解时 间的要求。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镁合金表面改性的方法，该方法克服了羟 基磷灰石涂层电沉积技术的缺点，通过简单化学方法在微弧氧化镁合金表面成功制备羟基 磷灰石涂层，不需要较大型的仪器设备，制备方便，成本较低。
[0005] 本发明采取的技术方案如下：
[0006] 1、一种镁合金表面改性方法，将镁合金表面预处理后进行微弧氧化，形成微弧氧 化涂层，然后在微弧氧化涂层上沉积一层聚多巴胺，将沉积上聚多巴胺的镁合金浸入羟基 磷灰石溶液中得到表面改性的镁合金。
[0007] 进一步，具体包括如下步骤：
[0008] (1)基材表面预处理
[0009] 将镁合金表面进行预处理，获得具有洁净金属表面的镁合金；
[0010] ⑵微弧氧化
[0011] 以5~50g/L Na2Si03溶液和1~5g/L KOH溶液为电解液，步骤⑴处理后的镁 合金为阳极，石墨为阴极，将镁合金和石墨浸入电解液中，采用电压为200~500V、频率为 100~1000Hz、占空比为10%~50%、阴阳间距为3~6cm的直流脉冲电源对镁合金进行 表面微弧氧化处理，处理时间为5~30min，得到表面具有微弧氧化涂层的镁合金；
[0012] (3)沉积聚多巴胺
[0013] 将步骤⑵处理后的镁合金在1~6mg/mL的盐酸多巴胺溶液中浸泡0. 5~8小 时，得到表面沉积聚多巴胺薄膜层的镁合金；所述盐酸多巴胺溶液用10mM，pH值为8. 5的 Tris缓冲溶液配制；
[0014] (4)沉积羟基磷灰石
[0015] 将步骤（3)处理后的镁合金在0. 1~lmol/L的羟基磷灰石溶液中浸泡0. 5~8 小时，得到表面改性的镁合金。
[0016] 进一步，所述步骤（2)中所述Na2Si03溶液浓度为15g/L，所述K0H溶液浓度为3g/ L〇
[0017] 进一步，所述步骤（2)中所述直流脉冲电源的电压为350V、频率为100Hz、占空比 为30%、阴阳间距为4cm，处理时间为10min。
[0018] 进一步，所述步骤（3)中所述盐酸多巴胺溶液浓度为2mg/mL，浸泡时间为2小时。
[0019] 进一步，所述步骤（4)中所述羟基磷灰石溶液浓度为0. 5mol/L，浸泡时间为2小 时。
[0020] 本发明的有益效果在于：本发明首先以微弧氧化在镁合金表面形成涂层，然后结 合多巴胺自聚合，在镁合金表面沉积羟基磷灰石涂层。微弧氧化可以为镁合金提供腐蚀防 护作用，羟基磷灰石属于生物活性可降解陶瓷，将其沉积于微弧氧化镁合金表面，则可以有 效提高生物活性，促进成骨细胞在材料表面的粘附和生长，从而满足镁合金作为体内植入 材料的需求。本发明与现有的电沉积法制备羟基磷灰石涂层相比，无需仪器设备，成本较 低，扩大了应用范围。
【附图说明】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：
[0022] 图1原始镁合金的扫描电镜图；
[0023] 图2表面改性后镁合金的扫描电镜图；
[0024] 图3表面改性后镁合金的能谱图；
[0025] 图4表面改性前后镁合金的动电位极化曲线图；
[0026] 图5MTT法检测成骨细胞在原始镁合金和表面改性后镁合金提取液中培养1、4、7 天的细胞活性图。
【具体实施方式】
[0027] 下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方 法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
[0028] 实施例1
[0029] 一种微弧氧化处理镁合金表面羟基磷灰石的制备方法，具体步骤如下：
[0030] (1)基材表面预处理
[0031] 将镁合金片依次用100目、300目和2000目的砂纸打磨至表面光亮，然后用丙酮超 声清洗5分钟，得到洁净的金属表面；
[0032] (2)微弧氧化
[0033] 以15g/L Na2SiO#P 3g/L K0H溶液为电解液，步骤⑴处理后的镁合金片为阳极， 石墨为阴极，将镁合金片和石墨棒浸入电解液中，采用电压为350V、频率为100Hz、占空比 为30%、阴阳间距为4cm的直流脉冲电源对镁合金进行等离子体阳极氧化处理，处理时间 为10分钟；
[0034] ⑶沉积聚多巴胺
[0035] 将步骤（2)处理后的镁合金在2mg/mL的盐酸多巴胺溶液中浸泡2小时，得到表面 沉积聚多巴胺薄膜层的镁合金；所述盐酸多巴胺溶液用10mM，pH值为8. 5的Tris缓冲溶液 配制；
[0036] (4)沉积羟基磷灰石
[0037] 将步骤（3)处理后的镁合金在0.5mol/L的羟基磷灰石溶液中浸泡2小时，得到表 面改性的镁合金。
[0038] 实施例2
[0039] 一种微弧氧化处理镁合金表面羟基磷灰石的制备方法，具体步骤如下：
[0040] (1)基材表面预处理
[0041] 同实施例1 ;
[0042] (2)微弧氧化
[0043] 以5g/L Na2Si〇jP lg/L K0H溶液为电解液，步骤⑴处理后的镁合金片为阳极， 石墨为阴极，将镁合金片和石墨棒浸入电解液中，采用电压为200V、频率为300Hz、占空比 为10 %、阴阳间距为3cm的直流脉冲电源对镁合金进行等离子体阳极氧化处理，处理时间 为20分钟；
[0044] ⑶沉积聚多巴胺
[0045] 将步骤⑵处理后的镁合金在lmg/mL的盐酸多巴胺溶液中浸泡0. 5小时，得到表 面沉积聚多巴胺薄膜层的镁合金；所述盐酸多巴胺溶液用10mM，pH值为8. 5的Tris缓冲溶 液配制；
[0046] (4)沉积羟基磷灰石
[0047] 将步骤⑶处理后的镁合金在0. lmol/L的羟基磷灰石溶液中浸泡0.5小时，得到 表面沉积羟基磷灰石涂层的镁合金。
[0048] 实施例3
[0049] (1)基材表