金屬生物材料因其優(yōu)異的機(jī)械性能和生物相容性在骨科植入物中發(fā)揮著重要作用。與不銹鋼、鈦合金和鈷鉻合金等傳統(tǒng)金屬材料相比,鎂合金由于其機(jī)械性能與人體骨骼的機(jī)械性能相匹配,不僅能有效減輕應(yīng)力屏蔽,還能因其良好的降解性,減少患者二次手術(shù)取出植入物的需求。然而,鎂合金的快速降解速度會導(dǎo)致康復(fù)期間的過早失效。此外,鎂合金腐蝕產(chǎn)生的大量氫氣、高pH值和過量鎂離子不利于組織愈合,從而限制了其在臨床上的應(yīng)用。為了解決這個問題,人們廣泛探索了純化、合金化和表面改性等策略來調(diào)節(jié)鎂合金的降解。表面改性方法包括化學(xué)轉(zhuǎn)化、電化學(xué)沉積、微弧氧化和聚合物涂層等多種方法。
在眾多表面改性方法中,原位化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層因其優(yōu)異的結(jié)合強(qiáng)度而被視為提高鎂合金耐腐蝕性的有效方法。近年來,層狀雙氫氧化物(LDH)引起了研究人員的極大關(guān)注,并有望成為醫(yī)用鎂合金的理想涂層。層狀雙氫氧化物(LDH)具有類似水鎂石的陽離子氫氧化物層和含有電荷平衡陰離子的中間層。LDH具有優(yōu)異的耐腐蝕性、生物降解性和生物相容性。由于其離子交換能力,LDH涂層可以從腐蝕介質(zhì)中捕獲侵蝕性陰離子,從而增強(qiáng)底層基材的耐腐蝕性。然而,其層狀多孔結(jié)構(gòu)允許腐蝕性介質(zhì)滲透,因此需要二次密封過程。
近期研究表明,使用無機(jī)納米粒子填充孔能顯著提高LDH涂層的性能。此外,還要研究采用有機(jī)涂層來密封LDH孔。總的來說,這些研究證實了納米粒子摻入和有機(jī)密封都可以增強(qiáng)LDH涂層的功效。然而,關(guān)于鎂合金雙重改性LDH涂層(納米粒子-有機(jī)復(fù)合材料)的研究仍然較少。
近期,山東大學(xué)呂宇鵬團(tuán)隊在AZ31鎂合金上成功開發(fā)了一種具有優(yōu)異耐腐蝕性和成骨分化能力的多功能復(fù)合涂層。
采用水熱法制得Mg-Al LDH,然后通過電泳沉積和硅烷化將納米羥基磷灰石(nHA)顆粒與硅烷整合到經(jīng)過LDH預(yù)處理的AZ31鎂合金基材上,制得 L-HA-SL復(fù)合涂層。 所制備的復(fù)合涂層在20v DC下電泳沉積nHA,表現(xiàn)出極低的腐蝕電流密度(3.79×10−8A/cm2)和高電荷轉(zhuǎn)移電阻(8.58×106Ω·cm2),比AZ31鎂合金高出約4個數(shù)量級。該涂層通過LDH的陰離子交換能力、nHA介導(dǎo)的Ca2+/PO43−緩沖和硅烷屏障效應(yīng),能夠持續(xù)穩(wěn)定pH值(14天后為8.606±0.06)。該涂層樣品具有更好的生物活性、生物相容性和成骨分化能力。因此,本研究在AZ31鎂合金上制備的復(fù)合涂層有望用于鎂合金的腐蝕控制和表面活化,在改善鎂基植入物用于骨修復(fù)方面具有巨大的應(yīng)用潛力。 制備過程示意圖 LDH、L-HA以及L-HA-SL涂層制備過程示意圖。 數(shù)據(jù)來源與出處 相關(guān)研究成果以“Enhancing corrosion resistance and osteogenic differentiation via a layered double hydroxide/nano-hydroxyapatite/silane composite coating on AZ31 magnesium alloy”為標(biāo)題發(fā)表在《Progress in Organic Coatings》上。
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