医用镁合金表面阳极氧化/茶多酚复合转化层耐腐蚀性能研究

目的在AZ31镁合金表面制备阳极氧化/茶多酚复合转化层,解决医用镁合金在植入环境中降解过快、易导致炎症等问题。方法使用阳极氧化法在镁合金表面构建阳极氧化(Anodization)层,之后在阳极氧化层上通过浸泡法制备多酚转化层,得到复合转化层,多酚选择表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)。通过SEM、EDS、XRD、FTIR和XPS对转化层的表面形貌、成分结构进行分析,利用极化曲线、电化学阻抗谱、长期浸泡试验评价转化层的耐腐蚀行为。结果阳极氧化层内层致密,外层多孔,主要成分为MgO和MgSiO_(3)。在阳极氧化层表面构建EGCG转化层形成复合层后,外层孔洞被填补,且FTIR图谱中出现了EGCG的特征峰。电化学评价结果显示,与AZ31相比,复合转化层的自腐蚀电流密度降低了约2个数量级,高频容抗弧半径显著增大,等效电路模拟后所得极化电阻(R_(p))为179.425 kΩ·cm^(2),远大于裸材。长期浸泡试验结果显示,复合层可明显控制浸泡过程中溶液p H值的增加,且明显低于其他对照组。浸泡160 h后,表面腐蚀产物最少,具有良好的耐腐蚀性能。结论采用阳极氧化法和浸泡法在AZ31镁合金表面成功制备了阳极氧化/茶多酚复合层,明显提高了镁基底的耐蚀性能。选用的EGCG来源绿色、价格低廉,且具有抗氧化、抗炎等多重功效,为医用镁合金表面改性提供了一种新方案。

基于多酚-银络合物的pH响应型抗菌涂层制备及研究

目的赋予医用钛表面pH响应性的抗菌功能。方法采用阳极氧化首先在纯钛表面制备二氧化钛纳米管(TNTs),随后超声沉积聚多巴胺层(PDA),再通过化学接枝法将没食子酸和银离子的络合物装载在纳米管表面,制备纯钛表面载银二氧化钛纳米管。通过SEM、XRD、FTIR、XPS对涂层的形貌及成分进行分析,并对涂层在不同pH条件下银离子的释放行为及抗菌能力进行评价。结果TNTs-PDA-Ag样品具有良好的多孔结构,管径缩小至60 nm,实现了银离子的有效装载,表面Ag的原子数分数约为2.9%,C的原子数分数(69.13%)相对于TNTs-PDA的原子数分数(37.09%)明显增加。经体外矿化,TNTs-PDA-Ag表面形成了HA(羟基磷灰石)。涂层在不同pH的磷酸盐缓冲溶液中表现出差异性的Ag+释放速率,在pH为4.5的环境中浸泡至7 d时,银离子释放速度和释放比例(97.65%)相对于中性条件下均得到明显提高。在抗菌实验中,Ag^(+)的释放浓度在5.56~13μmol/L之间,对大肠杆菌具有明显的抑菌作用。结论制备的载银二氧化钛纳米管涂层可以有效提高材料的骨生物相容性,具有一定的pH响应性抗菌功能,在医用钛表面有较大的应用潜力。

镁基骨植入物表面改性研究进展

镁基骨植入物是一种用于骨固定或骨修复的新型生物可降解材料。概述了骨植入器械临床需求,镁及其合金作为骨植入物的材料优势,以及镁基骨植入物的体内应用环境。同时,阐述了镁基骨植入物临床应用存在的问题,包括过快的降解速率和生物相容性问题。在此基础上,重点综述了近年来镁基骨植入物表面改性研究进展,按涂层功能分为耐腐蚀涂层(微弧氧化涂层、溶胶-凝胶涂层、水热涂层及低温等离子聚合涂层)、促骨自愈合涂层(骨愈合药物涂层、类骨生物活性物质涂层)、抗菌涂层(金属离子或氧化物涂层、抗菌药物涂层)、自修复涂层(自发式涂层、触发式涂层)及生物免疫性涂层(免疫活性物质涂层)等。针对各种功能的表面改性涂层,分别从制备方法、功能特性、作用机理、实验结果对比等方面进行归纳,并指出其存在的问题。最后,总结了镁基骨植入物表面改性面临的问题,并展望了未来的发展方向。