本文關(guān)鍵詞：AZ60鎂合金表面轉(zhuǎn)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(xué)性能相接近，能夠避免應(yīng)力遮擋效應(yīng)。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(nèi)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(dǎo)致材料生物相容性的降低。當(dāng)骨折痊愈后，鎂合金能夠在生物體內(nèi)完全降解，可以避免因二次手術(shù)所帶來的醫(yī)療風(fēng)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(fù)期的力學(xué)性能，并且在腐蝕過程中產(chǎn)生的氫氣，會導(dǎo)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(zhuǎn)化膜和植酸轉(zhuǎn)化膜。通過SEM觀察轉(zhuǎn)化膜形貌和電化學(xué)測試方法確定了兩種轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化膜的生物性能。 1、單寧酸轉(zhuǎn)化膜的最佳成膜工藝參數(shù)為，轉(zhuǎn)化液pH值為3.5，轉(zhuǎn)化時間為10min和轉(zhuǎn)化溫度為20℃。植酸轉(zhuǎn)化膜的最佳成膜工藝參數(shù)為，植酸處理液pH值為4、轉(zhuǎn)化時間為20min、轉(zhuǎn)化溫度為20℃、植酸濃度為5g/L。 2、XRD、EDS和FTIR分析結(jié)果顯示，單寧酸轉(zhuǎn)化膜的膜層成分為單寧酸-鎂的絡(luò)合物以及少量的MgF2，植酸轉(zhuǎn)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(xué)測試結(jié)果表明，單寧酸轉(zhuǎn)化膜和植酸轉(zhuǎn)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(jié)果顯示，，兩種轉(zhuǎn)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(chǎn)物。析氫測試和pH值測試表明，在鎂合金表面制備的兩種轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化膜的體外生物實驗結(jié)果顯示，鎂合金單寧酸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化膜表面生長的細胞與陰性對照組無顯著差異。單寧酸轉(zhuǎn)化膜上生長的細胞形態(tài)較差。
【關(guān)鍵詞】：AZ60鎂合金 單寧酸 植酸 生物相容性 耐蝕性
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(xué)上的應(yīng)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(zhuǎn)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(xué)上應(yīng)用的因素20-23
• 1.4.1 涂層表面的化學(xué)性質(zhì)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(nèi)容23-26
• 1.5.1 研究意義23-24
• 1.5.2 研究內(nèi)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(zhuǎn)化膜形貌分析32
• 2.3.2 轉(zhuǎn)化膜成分分析32
• 2.3.3 電化學(xué)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化時間的影響40-43
• 3.2.3 轉(zhuǎn)化溫度的影響43-45
• 3.3 單寧酸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化膜成膜過程分析49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 AZ60 鎂合金植酸轉(zhuǎn)化膜成膜工藝研究52-66
• 4.1 引言52-53
• 4.2 植酸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化時間的影響58-60
• 4.2.4 轉(zhuǎn)化溫度和植酸濃度的影響60
• 4.3 植酸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化膜成膜過程分析64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 AZ60 鎂合金轉(zhuǎn)化膜生物性能研究66-80
• 5.1 電化學(xué)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(jié)77-78
• 5.4 本章小結(jié)78-80
• 第六章 結(jié)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(jù)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(dǎo)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(yīng)的差異性[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2006年05期

本文編號：972282