【摘 要】
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镁合金在医疗植入领域展现出巨大的应用潜力。但镁合金在人体环境中降解速率过快,导致植入体机械性能快速下降,且降解过程中产生的氢气聚集与局部碱性增加不利于生物组织生长,这些问题限制镁合金的临床应用。表面防护层是抑制镁合金降解速率的有效方法,同时还可提升其生物相容性。但单一防护层有各自局限性,难以满足实际应用的要求。因此,本文针对于此,研究了不同的复合防护层以提升镁合金的耐蚀性及生物相容性,为开发新型可
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镁合金在医疗植入领域展现出巨大的应用潜力。但镁合金在人体环境中降解速率过快,导致植入体机械性能快速下降,且降解过程中产生的氢气聚集与局部碱性增加不利于生物组织生长,这些问题限制镁合金的临床应用。表面防护层是抑制镁合金降解速率的有效方法,同时还可提升其生物相容性。但单一防护层有各自局限性,难以满足实际应用的要求。因此,本文针对于此,研究了不同的复合防护层以提升镁合金的耐蚀性及生物相容性,为开发新型可降解镁合金防护涂层提供有益的参考。本文选用铸态ZK60镁合金为研究对象,筛选了熔盐氟化层（MgF2）、聚乳酸（PLA）、金属有机框架材料（Mg-MOF-74）和硅烷偶联剂（KH550）作为防护层,在ZK60表面构建了三种复合防护层体系:PLA/MgF2、PLA/Mg-MOF-74/MgF2和PLA/KH550,对复合防护层的耐蚀性与失效机制进行分析,并对其表面性质、基体结合力以及细胞相容性进行评价。主要的研究结果如下:（1）利用熔盐法在ZK60表面制备了Na MgF3/MgF2层,通过水煮处理除去生物相容性不好的Na MgF3外层,并对氟化层的制备时间进行了优化（2 h）。以MgF2（2h）层为内层,制备了不同PLA厚度（5～20μm）的PLA/MgF2复合防护层。复合防护层表面光滑平整,与基底结合力提升,且为亲水性防护层。在37℃,人体模拟液（SBF）中的电化学与长期析氢测试结果表明,随着PLA层厚度增加,PLA/MgF2复合防护层初期耐蚀性显著提升,但长期浸泡（30天）析氢测试结果显示PLA（10μm）/MgF2试样具有最佳耐蚀性。细胞相容性实验表明,MgF2和PLA/MgF2复合防护层均具备优异的细胞相容性,细胞存活率比ZK60显著提升。PLA/MgF2复合防护层失效主要是由于PLA水解导致腐蚀介质渗入,通过氟化层孔隙使基体发生腐蚀。（2）采用溶剂热法在MgF2表面生长Mg-MOF-74晶粒,再复合20μm PLA层制备了PLA/Mg-MOF-74/MgF2复合防护层,其亲水性有所增强。在37℃,SBF溶液中的电化学测试与长期（30天）浸泡实验结果表明,Mg-MOF-74/MgF2复合防护层的耐蚀性比MgF2显著提升,复合PLA层后,PLA/Mg-MOF-74/MgF2复合防护层的耐蚀性进一步提升。Mg-MOF-74由于“共镁源”制备增加防护层结合力并有效填补氟化层中的孔隙,限制镁合金腐蚀的横向扩展,使复合防护层的防护能力显著提高。（3）经碱处理后在ZK60表面制备了KH550层,对于KH550层水解时间优化（6 h）,而后复合10μm PLA层制备PLA/KH550复合防护层。与单独的PLA层相比,PLA/KH550复合防护层的结合力提升了2个等级。在37℃,SBF溶液中的电化学测试与长期（30天）浸泡实验结果表明,PLA/KH550复合防护层耐蚀性显著提升。由于KH550中氨基存在,与PLA分子中酯基有较强的分子间作用力,增强PLA与镁合金之间的粘附力,同时阻止腐蚀介质渗入,提升复合防护层对基体的防护效果。
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