本文關鍵詞：AZ60鎂合金表面轉化膜的制備及生物性能研究

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【摘要】：鎂是一種特殊的輕金屬，其密度只有1.7g/cm3，它的比強度和比剛度要優(yōu)于鋼和鋁。與傳統(tǒng)醫(yī)用植入材料不銹鋼和鈦合金相比，鎂合金的彈性模量、屈服強度和斷裂韌度與人體骨的力學性能相接近，能夠避免應力遮擋效應。研究表明，人體骨組織中存在鎂離子，所以鎂在人體新陳代謝中發(fā)揮作用的同時還具有促進骨組織生長的作用，而傳統(tǒng)的金屬植入材料植入體內后，在磨損或腐蝕的過程中有可能會釋放出有毒的金屬離子或顆粒，易引起炎癥和組織損傷，導致材料生物相容性的降低。當骨折痊愈后，鎂合金能夠在生物體內完全降解，可以避免因二次手術所帶來的醫(yī)療風險。 但是，鎂合金在生理環(huán)境中容易很快被腐蝕，影響植入材料在骨折恢復期的力學性能，并且在腐蝕過程中產生的氫氣，會導致人體皮下氣泡的積累，阻擋體液與一些組織的接觸，影響傷口的愈合。本文為了提高鎂合金的耐腐蝕性能，選用從天然植物中提取的單寧酸和植酸作為主要成膜劑，在AZ60鎂合金表面分別制備了單寧酸轉化膜和植酸轉化膜。通過SEM觀察轉化膜形貌和電化學測試方法確定了兩種轉化膜的最佳成膜工藝參數(shù)，利用EDS、XPS和FTIR測試方法研究了兩種轉化膜的膜層成分并分析了成膜過程，采用浸泡試驗和體外生物實驗研究了兩種轉化膜的生物性能。 1、單寧酸轉化膜的最佳成膜工藝參數(shù)為，轉化液pH值為3.5，轉化時間為10min和轉化溫度為20℃。植酸轉化膜的最佳成膜工藝參數(shù)為，植酸處理液pH值為4、轉化時間為20min、轉化溫度為20℃、植酸濃度為5g/L。 2、XRD、EDS和FTIR分析結果顯示，單寧酸轉化膜的膜層成分為單寧酸-鎂的絡合物以及少量的MgF2，植酸轉化膜的膜層成分為植酸鎂、MgO、Mg(OH)2以及少量的Al2O3。 3、在模擬體液中進行的電化學測試結果表明，單寧酸轉化膜和植酸轉化膜的腐蝕電流密度和腐蝕電位都要遠遠優(yōu)于AZ60鎂合金基體，腐蝕電流密度分別降低兩個數(shù)量級和三個數(shù)量級，膜層電阻分別是基體的33倍和48倍。 4、浸泡試驗結果顯示，，兩種轉化膜在模擬體液中浸泡7天后，表面只是在局部發(fā)生腐蝕，腐蝕的位置覆蓋了一層富含Ca、P等元素的腐蝕產物。析氫測試和pH值測試表明，在鎂合金表面制備的兩種轉化膜，能夠有效的控制試樣在模擬體液中的析氫速度，減慢溶液pH值的變化速度以及縮小pH值的變化范圍。 5、鎂合金表面制備的兩種轉化膜的體外生物實驗結果顯示，鎂合金單寧酸轉化膜細胞毒性等級為2級，具有輕微細胞毒性。鎂合金植酸轉化膜細胞毒性等級為1級，符合國家規(guī)定，無細胞毒性。通過倒置顯微鏡觀察兩種轉化膜與L929小鼠成纖維共同培養(yǎng)72h后，細胞的生長的狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，在植酸轉化膜表面生長的細胞與陰性對照組無顯著差異。單寧酸轉化膜上生長的細胞形態(tài)較差。
【關鍵詞】：AZ60鎂合金 單寧酸 植酸 生物相容性 耐蝕性
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 引言12
• 1.2 鎂及鎂合金在醫(yī)學上的應用發(fā)展狀況12-13
• 1.3 降低醫(yī)用鎂合金腐蝕速率的方法13-20
• 1.3.1 鎂合金涂層13-18
• 1.3.1.1 轉化涂層14-17
• 1.3.1.2 沉積涂層17-18
• 1.3.2 離子注入18-20
• 1.3.3 陽極氧化處理20
• 1.4 影響鎂合金涂層在醫(yī)學上應用的因素20-23
• 1.4.1 涂層表面的化學性質20-21
• 1.4.2 腐蝕速率21
• 1.4.3 長期腐蝕行為21-22
• 1.4.4 腐蝕過程的均勻性22-23
• 1.4.5 涂層的表面形貌23
• 1.5 本論文的研究意義和研究內容23-26
• 1.5.1 研究意義23-24
• 1.5.2 研究內容24-26
• 第二章 試驗方法26-36
• 2.1 試驗材料、儀器及藥品26-28
• 2.2 試驗流程及具體操作步驟28-32
• 2.2.1 試驗流程28-29
• 2.2.2 試驗具體步驟29-32
• 2.3 試驗研究方法32-36
• 2.3.1 轉化膜形貌分析32
• 2.3.2 轉化膜成分分析32
• 2.3.3 電化學分析32-33
• 2.3.4 浸泡試驗33-34
• 2.3.5 生物實驗34-36
• 第三章 AZ60 鎂合金單寧酸轉化膜成膜工藝研究36-52
• 3.1 引言36-37
• 3.2 工藝參數(shù)對單寧酸轉化膜形貌及耐腐蝕性的影響37-45
• 3.2.1 處理液 pH 值的影響37-40
• 3.2.2 轉化時間的影響40-43
• 3.2.3 轉化溫度的影響43-45
• 3.3 單寧酸轉化膜膜層成分分析45-49
• 3.3.1 XPS 對膜層成分的分析46-48
• 3.3.2 FTIR 對膜層成分的分析48-49
• 3.4 單寧酸轉化膜成膜過程分析49-51
• 3.5 本章小結51-52
• 第四章 AZ60 鎂合金植酸轉化膜成膜工藝研究52-66
• 4.1 引言52-53
• 4.2 植酸轉化工藝研究53-60
• 4.2.1 正交試驗53-55
• 4.2.2 處理液 pH 值的影響55-58
• 4.2.3 轉化時間的影響58-60
• 4.2.4 轉化溫度和植酸濃度的影響60
• 4.3 植酸轉化膜膜層成分分析60-64
• 4.3.1 FTIR 對膜層成分的分析60-61
• 4.3.2 EDS 對膜層成分的分析61-62
• 4.3.3 XPS 對膜層成分的分析62-64
• 4.4 植酸轉化膜成膜過程分析64-65
• 4.5 本章小結65-66
• 第五章 AZ60 鎂合金轉化膜生物性能研究66-80
• 5.1 電化學分析66-68
• 5.2 浸泡試驗68-75
• 5.2.1 浸泡后腐蝕形貌及成分分析68-73
• 5.2.2 析氫試驗73-74
• 5.2.3 pH 值測試74-75
• 5.3 體外生物實驗75-78
• 5.3.1 MTT 實驗75-76
• 5.3.2 細胞生長狀態(tài)觀察76-77
• 5.3.3 分析與小結77-78
• 5.4 本章小結78-80
• 第六章 結論80-82
• 參考文獻82-90
• 致謝90

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前3條

1 李龍川,高家誠,王勇;醫(yī)用鎂合金的腐蝕行為與表面改性[J];材料導報;2003年10期

2 余存泰,徐中和,楊慶銘,鄧廉夫;鈦合金顆粒對成骨細胞增殖、分化、表型表達的影響[J];實用骨科雜志;2005年01期

3 毛遠青;朱振安;湯亭亭;王曉慶;袁振;劉銘;;巨噬細胞對聚乙烯和鈦合金顆粒吞噬反應的差異性[J];上海交通大學學報(醫(yī)學版);2006年05期

本文編號：972282