医用镁合金表面静电纺丝纳米复合涂层的制备与性能研究

镁合金因其具有优异的综合力学性能、良好的生物相容性以及可降解性,近年来,在骨植入材料领域受到了广泛的关注。然而,镁合金的性质过于活泼,作为植入材料时在人体内的降解速度太快,使其无法在完整的服役周期内持续地提供力学支撑作用。除此之外,镁合金的高降解速率也会对人体产生一系列负面影响,比如皮下气肿和局部碱化等。这大大限制了镁合金在临床上的应用。针对这一问题,对镁合金进行表面改性处理是解决其降解速率过快的最有效的手段之一。本文首先利用水热法在AZ31镁合金表面制备了层状双氢氧化物(LDH)涂层,对不同水热反应时间下制备的LDH涂层的耐腐蚀性进行分析和比较。然后,选出其中耐腐蚀性最好的镁合金涂层样品,在其基础上使用静电纺丝技术制备一层多孔的静电纺丝聚己内酯(PCL)涂层,与LDH涂层一起形成纳米复合涂层。同时,用不同浓度负载锌离子的聚多巴胺(PDA)对该复合涂层进行修饰,进一步提高涂层的生物相容性以及赋予其抗菌能力。通过X射线衍射仪、场发射电子扫描显微PLX-4720体内实验剂量镜、傅里叶红外光谱https://www.selleck.cn/products/cb-839.html、X射线光电子能谱、电感耦合等离子体发射光谱仪等分析测试手段对涂层的组成成分及结构进行了表征。并通过接触角测试、电化学测试、体外模拟浸泡测试、细胞毒性实验以及抗菌实验等手段对涂层的性能进行了研究。实验结果表明,通过水热反应制备出的LDH涂层的主要成分为Mg-Al LDH和Mg(OH)_2,并且当水热反应时间为12 h时,涂层样品具有最好的耐腐蚀性。进一步在LDH涂层上制备PCL静电纺丝涂层,当选用的溶剂体系为二氯甲烷(DCM):二甲基甲酰胺(DMF)=7:3、PCCalakmul biosphere reserveL纺丝液浓度为13%、纺丝电压为12 k V、推注速度为1 m L/h时,所制备出的涂层纤维光滑、连续且无珠粒。纤维直径主要分布在100 nm-500 nm之间,纤维整体较为均匀。电化学测试和浸泡实验结果表明,该涂层进一步提高了镁合金的耐腐蚀性。使用不同浓度的负载锌离子的聚多巴胺对PCL静电纺丝复合涂层进行修饰,结果表明,聚多巴胺螯合锌离子成功附着在PCL静电纺丝复合涂层上。随着聚多巴胺浓度提高,复合涂层上负载的锌离子就越多,并且涂层的亲水性也越好。涂层的耐腐蚀性虽比未修饰的PCL静电纺丝涂层略微下降,但仍旧高于单一的LDH涂层。抗菌实验结果表明,使用负载锌离子的聚多巴胺对PCL复合涂层进行修饰,有效提高了复合涂层的抗菌能力。细胞毒性实验结果表明,复合涂层有效提高了镁合金样品的生物相容性。使用负载锌离子的聚多巴胺对涂层进行修饰后,在低浓度下,涂层的细胞相容性得到了进一步改善,但是当聚多巴胺浓度过高时,其负载的大量锌离子会对细胞的增殖产生一定的抑制作用。