【摘 要】
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在当今社会,心血管疾病在世界范围内的发病率和致死率在逐年提升,迫切需要一种高性能、对人体无害的心血管支架材料。镁合金由于其低密度,良好的生物相容性,以及优异的力学相容性等特点,被认为是理想的心血管支架材料。但镁合金在人体内的降解速率较快,如何在体内服役期间保证其力学完整性,成为镁合金心血管支架走向现实应用的难题。因此如何提高镁合金在人体的耐腐蚀性能,降低其降解速率,成为了近年来科研工作者的研究热点
【基金项目】
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国家自然科学基金(NO.51574175);
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在当今社会,心血管疾病在世界范围内的发病率和致死率在逐年提升,迫切需要一种高性能、对人体无害的心血管支架材料。镁合金由于其低密度,良好的生物相容性,以及优异的力学相容性等特点,被认为是理想的心血管支架材料。但镁合金在人体内的降解速率较快,如何在体内服役期间保证其力学完整性,成为镁合金心血管支架走向现实应用的难题。因此如何提高镁合金在人体的耐腐蚀性能,降低其降解速率,成为了近年来科研工作者的研究热点。本文是对挤压态Mg-2Y-1Zn-0.4Zr生物医用合金分别进行表面微弧氧化处理与微弧氧化水热复合处理,通过设置不同的微弧氧化参数和水热处理时间制备了单一的微弧氧化涂层和微弧氧化水热复合涂层,通过SEM,XRD、FT-IR、电化学、析氢实验、细胞毒性、细胞贴附等分析手段研究了不同涂层的形貌、成分、耐蚀性能和细胞相容性,研究结果表明:(1)微弧氧化过程中的电压影响涂层的微观组织结构和耐蚀性能。电压为500 V时,微弧氧化涂层的厚度较薄,产生的孔洞尺寸最小;随着电压的增大,涂层的厚度逐渐增大,从9μm增加至57μm,孔洞的尺寸也逐渐增大。当电压为500 V时,涂层的厚度较薄,不能有效阻止腐蚀介质进入,涂层的耐蚀性能较差。在电压为600 V时,虽然涂层厚度增加,但致密层较薄,并且涂层的孔洞尺寸大,同样腐蚀性能较差。只有在电压为550 V时,涂层的致密层较厚,孔洞尺寸较小,因此耐蚀性能最好。(2)在微弧氧化涂层表面进行不同时间水热处理,得到了含有HA的微弧氧化水热复合涂层。在经过3 h水热处理后,微弧氧化涂层基本被水热涂层覆盖,得到了致密性良好的复合涂层,并且随着水热时间增加,复合涂层的膜厚逐渐增加。与微弧氧化涂层相比,经过水热处理的涂层拥有更好的耐腐蚀性能,并在水热处理5 h时涂层的耐蚀性能最佳,涂层的腐蚀电流密度为3.54×10-8 A/cm2,与550 V电压下处理得到的微弧氧化涂层相比,腐蚀电流密度提高了一个数量级。(3)细胞在微弧氧化涂层的浸提液中的细胞增殖率在0.75~1之间,并且细胞的生长状态较为良好,对细胞表现为微毒。微弧氧化水热复合涂层的细胞增殖率均在1以上,对细胞增殖表现为促进作用,在水热处理1 h时,细胞在经过24 h、48 h培养后增殖率最大,分别为为1.57和1.52,且细胞形貌呈现梭型,生长状态良好,在细胞贴附实验中,在经过1 h处理的水热复合涂层细胞的贴附状态最佳。
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