生物医用镁合金表面PLGA涂层研究
plga折射率
plga折射率PLGA折射率：结构、性质和应用PLGA，也就是聚乳酸-羟基乙酸共聚物，是一种常用的生物降解聚合物，在药物输送、组织工程和医疗器械等领域发挥着重要作用。
其中，PLGA折射率是其重要的物理性质之一，也是影响其应用的重要因素。
一、PLGA的结构PLGA的结构由聚乳酸和羟基乙酸单体的化学结构组成。
根据不同的单体组成比例，可以制备出不同的PLGA材料，其中可分为两种主要的PLGA结构类型：L-lactide和glycolide的共聚物和DL-lactide，L-lactide和glycolide的共聚物。
二、PLGA的特性PLGA具有一系列优良的特性，包括生物相容性、生物可降解性、可控释放、改善溶解性、可模制性和处理性等。
其中，PLGA的生物可降解性可以有效延长材料的使用寿命，而可控释放性则使其在药物输送方面有着广泛的应用。
三、PLGA折射率的测量和计算PLGA折射率的测量和计算方法有很多种。
光学折射计是用于测量PLGA折射率的常见设备，其原理基于材料对光线的折射。
此外，也可以用其他方法，如FTIR、NIR光谱等，来计算PLGA的折射率。
四、PLGA折射率在药物输送中的应用PLGA折射率在药物输送领域中具有广泛的应用。
例如，PLGA-PEG-PLGA等材料可以制备出具有节段构象的药物输送体系，而PLGA微粒则广泛应用于制备缓释剂、快速释放系统和靶向药物输送等方面。
五、PLGA折射率的未来发展随着生物医学领域的不断发展和技术的进步，PLGA折射率也将不断得到改进和优化。
例如，可以进一步优化PLGA材料的特性，以更好地适应不同的药物或治疗需求。
另外，在PLGA折射率的测量和计算方面，也将会有更多的新方法不断涌现。
总之，PLGA折射率是其重要的物理性质之一，也是影响其应用的重要因素。
在日益发展的生物医学领域中，PLGA折射率的研究和发展将会越来越受到重视，它的应用也将会越来越广泛。
【国家自然科学基金】_生物腐蚀_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
科研热词 硫酸盐还原菌 腐蚀 微生物腐蚀 镁合金 镁 表面改性 脱氮硫杆菌 碳钢 微生物防护 零价铁 防腐技术 锥度角 铸铁管 铝 铜 铅 铁合金 铁 钨 钙平衡 钙 超微盘电极 融合动力学 菜籽油 腐蚀降解 胞吐 聚合物膜片 结合力 细菌 组织结构 纯铁 等离子体浸没离子注入与沉积 硫化反应 研究进展 石英膜片 电化学检测 生物膜 生物相容性 生物涂层 生物材料 生物可降解 生态系统 环境酸化 特异的性能 热自组装膜 激光加工 溶胶.凝胶 消泡剂 海水 污损生物 模拟体液 梯度多孔陶瓷
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94
水质模型 水质 氧化自燃性 毛细管 杂质 曝气生物滤池 方铅矿 改性葡萄糖 折射率传感 微电极 微生物腐蚀 微生物含量 微弧氧化 安全工程 多组分 多样性 多孔镁 地下水 地下储油罐 土壤降解 土壤 固定化 可降解生物材料 厌氧微生物腐蚀 医用钛合金 包层模耦合 力学相容性 光纤传感 倾斜光纤光栅 修复技术 体外降解 人工龋 二硫代氨基甲酸基(dtc) tlm钛合金 tlm合金 plga涂层 pds纤维 monte carlo模拟 fe-ni-cr合金 epanet 4-羟基丁酸酯 3-羟基丁酸酯
柱实验 材料失效与保护 抗腐蚀性能 成都站 微通道 微弧氧化 微型压力传感器 孔隙率 多孔硅 土壤原位测试 囊泡 吸附反应 含铀废水处理 可生物降解 光纤生物传感器 光纤fabry-perot腔 光合 产氢 xrd xps tio2薄膜 no2气敏特性 i-v特性 h2s湿度 fe2o3湿度 fe-o薄膜
植入物的抗菌涂层技术研究
植入物的抗菌涂层技术研究在现代医学领域，植入物的应用越来越广泛，从人工关节、心脏起搏器到牙科植入物等。
然而，植入物相关的感染问题一直是困扰医生和患者的难题。
为了降低感染风险，抗菌涂层技术应运而生，并成为了研究的热点。
一、植入物感染的挑战当植入物被置入人体后，它们与人体组织和体液直接接触，为细菌的定植和生长提供了机会。
细菌可以附着在植入物表面，形成生物膜，这使得它们对抗生素和免疫系统的攻击具有更强的抵抗力。
一旦发生感染，不仅会影响植入物的功能，还可能导致严重的并发症，如败血症、器官衰竭等，给患者带来极大的痛苦和经济负担。
二、抗菌涂层技术的原理抗菌涂层技术的核心思想是在植入物表面涂上一层具有抗菌性能的物质，以防止细菌的附着和生长。
这些抗菌物质可以通过多种方式发挥作用。
一种常见的方式是释放抗菌剂。
涂层中包含的抗菌剂可以缓慢地释放到周围环境中，直接杀死或抑制细菌的生长。
例如，银离子就是一种常用的抗菌剂，它能够破坏细菌的细胞膜和细胞内结构，从而达到抗菌的效果。
另一种方式是通过改变植入物表面的物理和化学性质来抑制细菌的附着。
比如，使表面变得更加光滑或具有亲水性，减少细菌与表面的接触面积和黏附力。
三、抗菌涂层的类型目前，研究人员已经开发出了多种类型的抗菌涂层。
1、金属离子涂层如前面提到的银离子涂层，除了银离子，铜离子、锌离子等也具有一定的抗菌活性。
这些金属离子可以通过物理吸附、离子交换或电化学沉积等方法加载到植入物表面。
2、抗生素涂层将抗生素如万古霉素、庆大霉素等涂覆在植入物表面。
然而，使用抗生素涂层需要谨慎，因为长期使用可能会导致细菌产生耐药性。
3、聚合物涂层一些聚合物本身就具有抗菌性能，如季铵盐类聚合物。
它们可以通过共价键结合或物理涂覆的方式附着在植入物表面。
4、复合涂层为了提高抗菌效果和涂层的稳定性，常常采用复合涂层的形式，将不同的抗菌物质结合在一起。
四、抗菌涂层的制备方法1、物理气相沉积（PVD）通过蒸发或溅射等物理过程，将抗菌物质沉积在植入物表面，形成均匀的涂层。
生物医用人工骨修复材料研究现状
生物医用人工骨修复材料研究现状1.研究背景人体骨组织本身有一定的再生和自修复能力，但只限于小面积的骨缺损，并且随着年龄的增长、疾病、其他因素，这种能力会有所衰退。
其中，软骨是一种致密的结缔组织。
关节软骨缺乏血供以及受伤后未分化的细胞难以迁移到受伤部位，所以其自身修复的能力较差。
因此对于创伤、感染、肿瘤以及发育异常的个原因引起较大的骨缺损，单纯依靠骨组织自身的修复自然无法自然自愈，需要进行骨移植手术治疗。
常用人工骨修复材料分为四类，为金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料、复合材料[1]。
1.人工骨修复材料分类及特点2.1 金属材料用于人工骨的金属材料主要材料为不锈钢、钛合金、钴基合金，此外还有贵金属、纯金属钽、铌、锆。
金属材料的优点是力学强度高，缺点是可能有毒性、易腐蚀，应力遮挡效应，易造成骨质疏松[2]。
2.2 无机非金属材料无机非金属材料具有与天然骨良好的亲和性，可在人体内稳定存在，适合用作人体硬组织部位的替换材料。
磷酸钙、生物活性玻璃是骨修复研究中常用的无机非金属材料[3]。
磷酸钙有良好的生物降解性、理想的生物相容性和骨传导性。
磷酸钙表面能形成磷灰石层，与骨组织通过化学键稳定结合，进而提高与受损骨间的整合效果。
2.3 有机高分子材料骨组织工程研究中常用的有机高分子材料，根据来源可分为天然高分子与人工合成高分子两类。
其中，天然高分子包括胶原、纤维蛋白、丝素蛋白、甲壳素、透明质酸、海藻酸钠和壳聚糖等；人工合成高分子包括聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、羟基乙酸-乳酸共聚物（PLGA）和聚已内酯[4]。
胶原是天然骨中有机质的主要组成成分，具有良好的生物相容性。
它能为钙盐沉积提供位点，同时还能与调控细胞矿化的蛋白相结合，促进骨基质矿化。
但存在机械强度较低、降解过快等不可调控的缺陷。
2.4 复合材料复合材料是根据材料的优缺点，将两种或以上的不同材料进行复合制得，不仅兼具组分材料的性质，还可以得到单组分材料不具备的新性能。
纳米技术在骨科的应用进展
《中华骨与关节外科杂志》2021年10月第14卷第10期Chin J Bone Joint Surg，Oct.2021，Vol.14，No.10纳米技术在骨科的应用进展*田静静1李嘉浩2李春旭2赵宇2**（1.中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院医学科学研究中心，北京100730；2.中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科，北京100730）【摘要】近年来，纳米技术的发展革命性地改变了现代科学的研究方向，特别是在骨科领域。
纳米技术正通过植骨材料、骨科感染防治、癌症诊断与治疗等彻底改变着骨科，各种具有独特化学、物理和生物特性的纳米结构已被应用于骨科，以提高其诊断和治疗方式。
本文对纳米技术在植骨材料领域、骨科感染防治和癌症诊断与治疗三个方面的应用进行概述，尤其是在植骨材料方面，如何使用纳米材料来诱导植入物与天然骨之间的相互作用模拟天然骨的再生仍然是一个挑战。
目前，大部分纳米技术在骨科的应用尚处于起步阶段，但可以预见其巨大的应用潜力。
尽管纳米技术有可能彻底改变骨科的诊断和治疗方式，但其对健康的长期影响还知之甚少，仍需要临床进行广泛的安全性研究，在见证纳米技术改变骨科的同时也要充分考虑这一点。
【关键词】纳米技术；植骨材料；骨科；感染；陶瓷；癌症Applications progress of nanoscience and nanotechnology in orthopedics*TIAN Jingjing1,LI Jiahao2,LI Chunxu2,ZHAO Yu2**(1.Medical Science Research Center;2.Department of Orthopaedics,Peking Union Medical College Hospital,Chinese Academy of Medical Sciences&Peking Union Medical College,Beijing100730,China)【Abstract】In recent years,the development of nanoscience and nanotechnology(nanotechnology)has dramatically changed the research interests of modern science,especially in the field of orthopedics.Nanotechnology has revolutionized the orthopedics from aspects of implant bone substitutes,anti-infection and cancer diagnose and therapy.Various nanostructures with unique chemical,physical and biological traits are applied in orthopedics to improve the way of diagnosis and treatment.In this article a comprehensive review on the applications of nanotechnology in orthopedics including implant bone substitutes,anti-infection and cancer diagnose and therapy were conducted.As for implant bone substitutes,how to induce the interaction of implants and natural bone to mimic the natural bone regeneration is still a challenge.Nowadays most applications of nanotechnology in orthopedics are still in the early stage,but its great potential in orthopedics can be prospected.Though nanotechnology has the potential to completely change the diagnosis and treatment in orthopedics,the long-term effect of nanotechnology on human health is still unknown,which need extensive clinical safety studies to verify.Therefore,we should give sufficient consideration to the side effect of nanotechnology when use it.【Key words】Nanotechnology;Implant Bone Substitutes;Orthopedics;Infection;Ceramic;Cancer纳米技术是21世纪最具有突破性潜力的领域之一，其提高控制和改善疾病的能力，有助于诊断和治疗复杂的医疗问题。
ZnMgBaGd生物医用锌合金的组织及性能研究
基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(
201602356);辽宁省教育厅科学研究经费项目基础研究资助项目(
LJ
2019JL008)
收到初稿日期:
收到修改稿日期:
通讯作者:刘敬福,
2020
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13
2020
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u7354@163.
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作者简介:刘敬福 (
1973—),男,沈阳人,教授,博士,从事有色金属材料腐蚀及防护研究。
rg5 等 发 现 非 晶 Mg
50%Zn 基
合金优异力学性能优异,析氢率低,耐腐蚀性和生物相
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容性好。D.
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塑性比纯 锌 高,锌 合 金 的 浸 泡 耐 蚀 性 好 于 镁 合 金。I.
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-Mg 合 金 中 硬 质 的
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多,合 金 硬 度 增 大。 李
Mg2Zn11
通过对 Zn
x Mg 合 金 力 学 性 能 和 腐 蚀 机 理 的
研究,发现 Zn
10Mg 的力 学 性 能 最 佳,Zn
15Mg 的 腐
国凯
[
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蚀速率最低。L
研究多种锌合金的力学
iHua
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性能和生物相容性发现添加第二主族元素可以改善其
可降解镁合金优点
可降解镁合⾦优点与其它常⽤⾦属基⽣物材料相⽐，镁及镁合⾦具有以下优势⼝]：具有⽐强度和⽐刚度较⾼、⽣物相容性和可降解性良好等特点(1)镁在⼈体内的正常含量为25g，半数存在于⾻骼中。
镁及镁合⾦的密度远低于钛合⾦，与⼈⾻密度接近。
(2)镁是⼈体细胞内的阳离⼦，其含量仅次于钾，镁参与蛋⽩质的合成，能激活体内多种酶，调节神经肌⾁和中枢神经系统的活动，保障⼼肌正常收缩及体温调节。
(3)镁的标准电极电位低，在含有氯离⼦的⼈体⽣理环境中可腐蚀降解，在植⼊⼈体后随着⼈体的⾃愈合⽽被吸收降解，⽆需⼆次⼿术。
(4)镁及镁合⾦有⾼的⽐强度和⽐刚度，杨⽒模量为41～45GPa，可有效缓解应⼒遮挡效应由于不锈钢、钴铬钼合⾦、钛合⾦等在⼈体组织中很容易磨损与腐蚀,产⽣对⼈体有害磨屑和⾦属阳离⼦(如Cr、Ni、V、Al等),导致毒性或者器件失效。
另外,不锈钢、钛合⾦弹性模量⼤,与⾻不能良好地匹配⽽造成“应⼒遮蔽”效应,使⾻的⽣长和发育得不到应有的刺激和强化,导致⾻损伤部位⾻质疏松和⾃体⾻退化,甚⾄引发“⼆次⾻折”。
⽬前常⽤的⾦属植⼊物是⽣物惰性材料,长期固定并留在⼈体组织中,有引发炎症的隐患,⽽且,治愈后如需拆除则要进⾏第⼆次⼿术,增加了治疗费⽤和患者的痛苦。
⽬前研究开发的⽣物可降解材料主要是聚合物材料和某些陶瓷,但是,聚合物材料的⼒学性能通常较低,⽽陶瓷材料的韧性较差。
镁合⾦缺点镁合⾦降解过快时有⼀定弊端，如组织愈合需要⼀定的时间，若镁合⾦降解较快，不能充分发挥其⽣物学作⽤，导致组织愈合不良，甚⾄治疗失败；⽽且，镁合⾦降解过程中的产物在组织周围⼤量聚集，不能较快被吸收，也会影响组织功能恢复。
提⾼镁合⾦耐体液腐蚀性能的途径主要有采⽤⾼纯镁合⾦、合⾦化、合⾦表⾯涂层和快速凝固⼯艺等。
可降解镁合⾦材料的研究⽬前处于起步阶段。
镁合⾦能否成为医⽤可降解材料，材料的安全性和降解速率的控制是2个基本条件：⼀⽅⾯，可降解材料⽣物相容性的系统评价是其成为医⽤材料的基础；另⼀⽅⾯，可降解⽣物材料要求材料降解速度与组织新⽣或者愈合速度之间匹配。
医用镁合金的表面改性方法与制作流程
本技术公开了一种医用镁合金的表面改性方法，首先对医用镁合金进行表面化学处理，然后自组装固定氨基硅烷分子，最后将聚乙二醇、纤连蛋白以及肝素依次固定在材料表面，从而构建多功能的生物活性表面，同时提高材料的耐生理腐蚀性能。
采用本技术的方法对医用镁合金进行表面改性，不仅可以提高镁合金的耐生理腐蚀性能，而且可以赋予材料良好的血液相容性和促内皮细胞生长性能，为医用镁合金在血管内植入材料或器械（如血管支架）领域的应用奠定良好的基础。
权利要求书1.一种医用镁合金的表面改性方法，其特征在于包括以下步骤：1）首先对镁合金表面进行表面化学处理；2）然后在经过化学处理后的镁合金表面自组装固定氨基硅烷分子；3）最后将聚乙二醇、纤连蛋白以及肝素依次固定在材料表面，得多具有良好耐蚀性能的具有多功能生物活性的镁合金生物材料；将聚乙二醇、纤连蛋白以及肝素依次固定在材料表面的方法为：3.1）将步骤2）中得到的镁合金材料首先浸没到聚乙二醇二羧酸、1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺及N-羟基丁二酰亚胺的混合溶液中，充分反应4～12小时；3.2）清洗干燥后浸没到纤连蛋白和肝素的混合溶液中继续反应4～12小时。
2.如权利要求1所述的一种医用镁合金的表面改性方法，其特征在于：所述步骤1）中，表面化学处理方法为：1 .1）将镁合金进行抛光、清洗；1.2）将抛光清洗后的镁合金浸没到温度在50~90℃范围内的氢氧化钠和磷酸钠的混合溶液中处理15~60min。
3.如权利要求2所述的一种医用镁合金的表面改性方法，其特征在于：所述步骤1 .2）中，所述氢氧化钠和磷酸钠混合溶液中的氢氧化钠的浓度在20～50 g/L 的范围内，十二水磷酸钠的浓度在5~10 g/L 的范围内。
4.如权利要求1所述的一种医用镁合金的表面改性方法，其特征在于：所述步骤2）中，自组装固定氨基硅烷分子的方法为：将步骤1）中的化学处理镁合金浸没到浓度在10～50mM范围内的氨基硅烷分子溶液中自组装反应12～24小时。
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生物医用镁合金表面PLGA涂层研究3赵常利,张绍翔,何慈晖,李佳楠,张蓓蕾,张小农(上海交通大学材料科学与工程学院,上海200240)
摘 要: 镁及镁合金作为可降解吸收生物医用材料的研究已得到关注,但与传统可降解材料相比其腐蚀降解较快,可能导致提前失效。以高纯的Mg2Zn合金为研究材料,采用浸涂提拉法在其表面得到PLGA涂层。结果表明,PLGA涂层致密均匀,耐蚀性好,降解周期长,可以有效保护镁合金在植入初期不发生腐蚀降解,延长其发挥功能的时间,达到良好的医学适用性。关键词: 生物镁合金;PLGA涂层;腐蚀降解中图分类号: TG146.22;R318.01文献标识码:A文章编号:100129731(2008)06209872031 引 言最近,纯镁及镁合金在生物医用领域的应用已得到越来越多的关注[1～4]。镁是人体所必需的元素之一,是人体内含量仅次于钾的细胞内正离子,参与体内一系列新陈代谢过程,包括骨细胞的形成,加速骨愈合能力等。纯镁的密度仅为1.74g/cm3,与人骨的密质骨密度(1.75g/cm3)极为相近,镁合金有较高的比强度与比刚度,且加工性能良好。镁及镁合金的杨氏弹性模量约为45GPa,与人体密质骨弹性模量相当(如人体胫骨纵向弹性模量为18.6GPa[5,6]),远低于Ti6Al4V钛合金及316L不锈钢的弹性模量(分别为110和约200GPa),能有效缓解应力遮挡效应,促进骨愈合。镁的化学性质十分活泼(-2.37VvsSCE)[7],易于与水溶液发生反应而腐蚀,在富含Cl-离子的人体生理环境中耐蚀性差,可以利用其不耐腐蚀的特点将镁及其合金发展为可降解硬组织植入材料,在完成功用的过程中,材料被逐步降解并为人体所吸收或代谢。但镁在腐蚀介质中产生的氧化膜疏松多孔(PBR=0.8),尤其在含有Cl-离子的腐蚀介质中,MgO表面膜的完整性会遭到破坏,导致腐蚀加剧,使镁合金植入材料在人体内不能维持足够的时间而提前失效,因此,提高镁及镁合金耐蚀性是确保其在该领域获得良好应用效果的前提条件。近几年很多学者对此进行了研究,任伊宾等[8]探讨了杂质及材料加工状态对纯镁腐蚀速率的影响,提出可以通过调整杂质含量、细化晶粒和固溶处理等方法控制其腐蚀速率;高家诚等[9]则通过热2有机膜表面改性等工艺提高医用纯镁耐腐蚀性能。对纯镁及镁合金表面进行表面涂层是提高其耐蚀性的方法之一。聚丙交酯2乙交酯聚合物(PLGA)是目前广泛用于医药领域的高分子材料,PLGA是聚乳酸(PLA)和聚乙交酯(PGA)的共聚物,具有良好的生物
相容性,可降解,对人体无毒副作用[10],并且还可以通
过改变PLA与PGA的配比来调节降解速率,是镁基生物医用合金理想的涂层材料之一。本文通过对医用镁合金表面进行PLGA浸涂,获得了致密均匀的PLGA涂层,并对涂层后镁合金的腐蚀性能进行了研究,以期获得可控腐蚀降解的镁合金生物材料。
2 实 验试验采用的材料为生物医用Mg2Zn合金。合金系自制,采用高纯度的原材料冶炼而成,杂质含量Fe
≤0.0038%、Si≤0.0016%、Ni≤0.0005、Cu≤0.0005、Al≤0.0085。合金化提高了材料的力学性能,满足植入材料对力学性能的要求;对合金杂质的严格控制提高了医用合金本身的耐蚀性。试验采用的涂层材料为PLGA颗粒(重均分子量Mw=140000,m(PLA)∶
m
(PGA)=90∶10),有机溶剂为氯仿。
试验采用浸涂提拉法在医用镁合金表面获得PL2GA涂层。首先取尺寸为11.3mm×2mm医用Mg2Zn试样,将PLGA分别按质量百分比2%和4%(质量
分数)溶于氯仿,然后将试样放入溶液浸涂一段时间,
随后以一定的速率拉出,晾干,待溶剂挥发PLGA固化,获得涂层。为研究涂层对材料腐蚀降解性能的影响,本研究分别采用电化学方法和静态浸泡方法测试了其腐蚀性能。电化学实验采用电化学测试工作站PARSTAT
2273,采用三电极体系,其中为工作电极为测试试样,参比电极为KCl溶液饱和甘汞电极(SCE),辅助电极为石墨棒。实验所得数据均相对于参比电极而言。实验采用溶液为生理盐水(0.9%NaCl溶液,中国上海百特医疗用品有限公司制造),测量前,先将有涂层Mg2Zn合金试样及无涂层合金试样在溶液中浸泡,待得到稳定的开路腐蚀电位(OCP)后,在低于开路腐蚀电位250mV左右进行正向动态阳极极化扫描速率为1.0mV/s,最大扫描终止电位为1.6V。
789赵常利等:生物医用镁合金表面PLGA涂层研究3基金项目:国家自然科学基金资助项目(30772182)收到初稿日期:2007211209收到修改稿日期:2008201229 通讯作者:张小农作者简介:赵常利 (1977-),河北衡水人,助理研究员,主要从事生物材料研究。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net静态浸泡实验分别将有涂层Mg2Zn合金试样及无涂层合金试样浸泡在盛有100ml生理盐水的烧杯中,置于恒温水箱,温度(37±0.5)℃。其间每24h换液1次,分别在72和144h测量失重并计算腐蚀速率,
每组试样为3个,试验结果取平均值。
3 实验结果3.1 涂层材料我们制备的生物医用可植入Mg2Zn合金其显微组织如图1,材料具有比较均匀的组织结构,无杂质相在晶界和晶内分布,因而材料应具有比较均匀的腐蚀降解性能。
图1 镁合金金相照片Fig1Opticalmicrographofbio2absorbableMgalloy 对Mg2Zn合金表面PLGA涂层处理后,在扫描电镜下观察其表面形貌,如图2所示。可以看到PLGA
涂层致密、平整,没有孔洞、破损和未涂覆等缺陷。图中白点是表面上的一些不导电的灰尘等物质。
图2 表面PLGA涂层后SEM形貌Fig2SEMmorphologyofMgalloyafterPLGAcoating 从图3和4可以看出,在PLGA为2%(质量分数)浓度下制备的涂层,平均增重约1.0mg,涂层厚度约30μm。而在4%(质量分数)浓度下制备的涂层,平均增重萎2.9mg,涂层厚度约为70μm。
图3 Mg■ Zn合金表面PLGA涂层截面SEM
Fig3CrosssectionSEMphotosofcoatedMg2Znalloy
图4 涂层后试样增重Fig4Weightgrowthaftercoating 上述结果表明,采用浸涂提拉法在镁合金表面可以形成致密的高分子涂层,并且可以通过调节溶液浓度获得不同的涂层厚度,进而控制涂层的降解时间。3.2 极化曲线图5显示了Mg2Zn合金及有PLGA涂层的Mg2Zn合金在生理盐水中的极化曲线。表1列出了3种材料的腐蚀电位及腐蚀电流。
图5 有PLGA涂层及无涂层Mg2Zn合金在0.9%
NaCl溶液中的极化曲线Fig5ThepolarizationcurvesofMg2ZnalloywithandwithoutPLGAcoatingin0.9%NaClsolution表1 有PLGA涂层及无涂层Mg2Zn合金在0.9%
NaCl溶液中的腐蚀电位及电流Table1CorrosionpotentialandcurrentofMg2Znal2loywithandwithoutPLGAcoatingin0.9%NaClsolution
Mg2Zn合金2%(质量分数)PLGA涂层4%(质量分数)PLGA涂层无涂层
Ecorr
(V)-1.44-1.36-1.46
icorr
(μA/cm2)0.0850.09726.5
一般来讲,Ecorr值越小说明材料发生腐蚀的倾向越大。浸涂PLGA涂层后Mg2Zn合金在生理盐水环境下的腐蚀倾向减小,而且涂层越厚腐蚀倾向越小。镁合金的阴极曲线代表着阴极的析氢过程,阳极曲线代表了Mg2+离子的溶解过程[11]。从无涂层镁合金的阳极曲线可以看出,伴随电压的微小上升,电流急剧增大,Mg2+离子腐蚀加剧。而PLGA涂层的阳极曲线表明其腐蚀过程存在活化区(4%(质量分数)PLGA涂层不明显)和钝化区。对极化曲线拟合的结果显示有涂层合金的腐蚀电流要比裸Mg2Zn合金小约二个数量级,可见PLGA涂层的形成提高了医用镁合金的抗蚀
889动 能 材 料 2008年第6期(39)卷© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net性能。以上结果表明,致密均匀的PLGA涂层能够有效保护Mg2Zn不被腐蚀,同时PLGA涂层更耐蚀,具有很长的降解周期,使Mg2Zn合金植入体内后力学等性能保持一定时间,满足植入材料的要求。3.3 静态腐蚀表2列出了涂层及未涂层合金在生理盐水中浸泡不同时间后的腐蚀速度。从表2中可以看出,涂层后合金的腐蚀速率较未涂层小约2个数量级,这一结果与电化学腐蚀相一致。在医用Mg2Zn合金表面浸涂PLGA涂层有效阻隔了合金与腐蚀环境的接触,腐蚀前期仅为高分子涂层的降解过程,从而延迟了合金本身的腐蚀。表2 釉PLGA涂层及无涂层Mg2Zn合金在0.9%NaCl溶液中的腐蚀速率Table2CorrosionratesofMg2ZnalloywithandwithoutPLGAcoatingin0.9%NaClsolu2tion腐蚀速率(mg/cm2・h)2%(质量分数)PLGA涂层4%(质量分数)PLGA涂层无涂层72h2.44×10-45.62×10-40.063144h3.23×10-45.62×10-40.0594 讨 论Mg在生理盐水中的腐蚀过程主要以Mg与水的电化学反应方式进行,反应方程式如下[12,13]:MgMg2++2e(1)2H2O+2eH2+2(OH)-(2)Mg2++2(OH)-Mg(OH)2(3) 总的腐蚀反应为:Mg+2H2OMg(OH)2+2H2↑(4) 镁合金的耐蚀性主要取决于合金元素的种类,杂质含量及表面氧化膜等。我们所使用的合金利用Zn作为合金元素并严格控制杂质,提高了材料的力学和耐腐蚀性能。由于镁合金在腐蚀介质中产生的氧化膜疏松多孔,不能对基体产生很好的保护作用,使腐蚀过程仍然很快。因此,作为硬组织植入材料的镁合金存在在完成其功用前因腐蚀过快提前失效的可能。镁合金表面浸涂PLGA后,腐蚀过程首先为PL2GA的降解。PLGA的降解过程属于本体降解[14,15]。对于静态降解而言,降解初始阶段水分子与聚酯中的酯键形成氢键,随着水解的进行,酯键断裂形成羧基,聚合物链无规断裂,部分大分子分解为小分子,分子量下降,分布变宽。随着降解的进行,形成更多的羧基,聚合物表面及内部产生局部酸性,促进酯键水解,对聚合物产生自催化作用,使高分子量聚合物加速降解为低分子量聚合物,表现为分子量迅速下降,分布范围明显变窄。影响其降解速率的因素主要有化学组成和结构、溶液pH值、分子量等[16]。观察静态浸泡过程可以发现,没有涂层的Mg2Zn合金放入37℃生理盐水中马上有气泡产生,而有PL2GA涂层的Mg2Zn合金在144h的浸泡过程中没有气泡产生,说明后者在这一阶段完全是PLGA的降解过程。结合PLGA的降解特点,两种涂层在72和144h