医用镁基HA复合涂层的研究及发展现状

镁及镁合金由于其良好的生物相容性和可降解性能,在生物医用材料领域具有巨大的应用潜力。然而,过快的降解速率限制了其临床应用。羟基磷灰石(HA)涂层具有良好的骨诱导性和骨传导性,可以有效地延缓镁及镁合金的腐蚀速率。但是,单一的羟基磷灰石涂层不能满足镁基植入物的使用寿命要求,因此需对其进一步的改性。本文从生物相容性、可降解性以及力学性能等方面综述镁合金表面以羟基磷灰石为基础,以高分子材料、无机材料以及离子掺杂而成的可降解镁基HA复合涂层的发展和研究现状。     

医用镁合金表面改性研究进展

由于镁及其合金具有良好的生物相容性和力学相容性,降低镁合金过快的腐蚀速度成为其作为生物材料应用的关键,医用镁合金表面改性已成为新一代生物材料的研究重点。介绍医用镁合金的发展历程,重点讨论镁合金表面生物活性陶瓷(如羟基磷灰石(HA))、阳极氧化膜、可降解高分子聚合物(如聚乳酸(PLA)、PLGA、壳聚糖)、惰性生物陶瓷涂层(如TiO2、Al2O3、ZrO2)、化学转化膜(氟化膜、稀土转化膜)和金属镀层(如Ti、Zn)制备、耐蚀性及其生物相容性,并指出其发展趋势。     

生物医用镁合金表面改性的研究进展

随着医疗技术的高速发展,镁及镁合金因其良好的生物相容性和生物力学性能,在骨科植入物和心血管支架领域具有巨大的应用前景。然而,在生理环境中的高降解率限制了镁及镁合金的临床应用。从镁合金的耐腐蚀性及生物相容性角度,综述了近年来化学转化涂层、微弧氧化涂层、钙磷涂层及可降解聚合物涂层在镁合金表面改性中的应用及特点,并展望了未来表面改性在生物医用镁合金领域的发展方向及应用前景。     

钛合金表面激光熔覆制备羟基磷灰石生物陶瓷涂层的研究现状

利用激光熔覆技术在医用钛金属表面制备生物活性陶瓷羟基磷灰石(HAP)涂层,是近年来世界各国生物医用植入材料及相关领域的研究热点之一。首先简要概括了HAP生物陶瓷涂层材料的特点与意义,介绍了医用钛金属材料与生物陶瓷材料的历史发展与特点,指出了已有技术制备的生物陶瓷涂层在制备与应用中存在的优缺点,介绍了激光熔覆制备生物陶瓷涂层的特点与优点。综述了国内外钛及钛合金表面激光熔覆制备HAP生物陶瓷涂层、激光快速成形生物陶瓷涂层及相关材料的研究特点、现状与进展。重点介绍了激光熔覆不同成分原材料、添加稀土成分与不同波长激光制备生物陶瓷涂层的机理,及激光熔覆制备生物陶瓷涂层的特点与优缺点。激光熔覆制备生物陶瓷涂层及相关材料是一个多学科交叉的研究领域,通过对钛合金的激光表面改性,激光熔覆制备生物陶瓷涂层在理论研究与临床应用上具有广阔的前景。最后对激光熔覆工艺制备合成HAP生物陶瓷涂层未来的研究方向进行了讨论与展望。     

医用镁合金表面激光重熔羟基磷灰石涂层

为提高医用镁合金的表面耐蚀性和生物相容性,采用等离子喷涂和激光重熔复合技术在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)生物涂层。研究结果表明,所制备的羟基磷灰石涂层为短杆状堆积结构,主要由HA和β-TCP相组成;涂层的弹性模量约为50 GPa,较已临床应用的医用金属材料显著降低,显微硬度约为455 HV,具有较好的耐磨性。涂层在模拟体液中具有很好的耐蚀性,在腐蚀12 d后涂层表面形貌仍然较完整,无腐蚀孔洞出现。钙磷沉积实验结果表明,涂层表面形成一层新的生物磷灰石层,表明涂层具有较好的骨诱导性。     

镁合金表面HA复合涂层的设计研发及应用展望

镁及镁合金具有与骨骼硬组织良好的力学性能适配性、生物相容性和体内可生物降解等优良特性,被认为是一种最具有应用潜力的新型外科金属基植入材料,但其过快的降解速度限制了它的应用和普及推广。羟基磷灰石(HA)具有良好的生物活性,在镁合金表面制备HA涂层,能有效增强镁合金植入体的活性和耐腐蚀性,延缓其降解速率。但纯的HA涂层存在脆性大,强韧性不足,与基体间黏附力较差且功能性单一等问题,因此开发镁合金表面的高品质、多功能HA复合涂层,具有非常重要的科学和实践价值。本文综述了近年来开发的在镁合金基体表面的HA复合涂层及在骨修复上应用的研究进展,并对未来镁合金基体表面HA复合涂层的研究发展趋势进行了展望。     

可生物降解镁及镁合金表面改性研究进展

生物医用镁及镁合金可降解吸收,具有良好的生物相容性,弹性模量与人体骨接近,是理想的人体植入物材料。在体液环境中,医用镁合金腐蚀速率较快,常常导致植入物过早失效。对镁合金表面进行适当改性,可调控合金降解速率、提高生物相容性。最常见的表面改性方法是在镁合金表面生成保护性涂层,这些涂层主要包括可降解高分子涂层和一些无机涂层。综述了近几年可生物降解镁及镁合金的表面改性涂层及改性技术的最新研究动态,探讨了镁及镁合金表面制备无机涂层和可降解高分子涂层的一些改性方法;简要介绍了阳极氧化、微弧氧化、离子注入、溶胶-凝胶、等离子喷涂及化学沉积等表面改性方法的原理,并比较其优缺点;提出了可生物降解镁及镁合金表面改性涂层研究中面临的问题,并展望了未来发展方向。     

Mg-4Zn合金表面掺锶羟基磷灰石涂层：物理化学性质及体外细胞响应

生物可降解镁合金由于具有高比强度、低弹性模量和优良生物相容性而受到广泛关注。然而,其过高的腐蚀速率却限制了其潜在的临床应用。因此,具有高生物相容性的羟基磷灰石(HA)涂层常被用于阻碍镁基体和周围生物环境的相互作用。采用电化学沉积法在Mg-4Zn合金表面制备了HA和掺锶(Sr)HA涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、三维激光扫描显微镜(3D LSM)和亲水角监测系统对材料表面性质进行表征。本研究还探讨了材料动态离子释放、蛋白吸附、细胞吸附、增殖与成骨分化行为。结果显示,HA中引入Sr导致了晶格畸变和结晶度下降。涂覆掺SrHA的样品中镁离子释放量比其他样品更低,说明耐腐蚀性更好。掺Sr样品表面蛋白吸附与初始细胞吸附的改善是由于其具有更高的表面粗糙度和亲水性。Sr的引入并未显著改变细胞的增殖,却明显提高了成骨分化效果。综上所述,掺SrHA涂层是一种非常有前景的镁合金保护性生物相容涂层。     

生物活性稀土梯度涂层在碱液环境中的电极化后处理

为了改善活性生物稀土梯度涂层的质量,在碱液环境中采用电极化处理法（PAS）对宽带激光熔覆生物活性稀土梯度涂层进行后处理。利用XRD和电化学分析仪对涂层的相组成和耐腐蚀性进行了研究,通过模拟体液浸泡试验考察了生物陶瓷涂层的生物活性和涂层表面的电荷分布情况。结果表明,碱液环境中电极化处理法（PAS）能够提高涂层的结晶度,使涂层中的非晶相、杂相向羟基磷灰石转化。PAS对涂层的耐腐蚀性影响不大。与未处理涂层相比,PAS处理后的涂层生物活性更好,且涂层表面产生了更多的负电荷。     

医用镁合金等离子喷涂羟基磷灰石涂层研究

为了提高医用镁合金的表面耐蚀性和生物相容性,采用等离子喷涂技术在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)涂层.研究结果表明,镁合金表面所制备的HA涂层与基体结合牢固,界面无裂纹、气孔等缺陷.相组成为生物相容性较好的HA和少量的Ca3(PO4)2(TCP),显微组织具有层状特征,涂层表面存在一些有利于骨长人的孔隙.涂层的弹性模量约为19.825 GPa,接近骨的弹性模量,涂层表面硬度为300～350 HV.腐蚀试验和钙磷沉积试验结果表明HA涂层具有较好的耐蚀性和骨诱导性.     

多孔ZrO2/HA医用钛合金微弧氧化复合陶瓷膜层生物力学性能研究

为了获得具有生物力学性能的陶瓷膜层材料并满足临床医学上的需要。以Ti6Al4V钛合金为基体材料,通过微弧氧化工艺方法在电解液中制备氧化锆和羟基磷灰石复合陶瓷膜层材料。利用能谱分析仪和扫描电镜分析膜层结构特点。建立并改进了多孔性膜层力学性能数学模型,利用理论计算与实验测试相结合的方法对膜层相关生物力学性能进行了研究。实验结果表明,氧化锆/羟基磷灰石医用钛合金复合陶瓷能够取得比单一的羟基磷灰石陶瓷膜层更好的生物力学性能。生物陶瓷力学性能与孔隙率及生成的新相有关,通过实验与理论模型相结合的方法能够更好的对生物陶瓷膜层力学性能进行研究,所建立数学模型科学合理,具有一定理论意义。     

生物涂层制备技术的研究现状及进展

羟基磷灰石(HA)由于具有良好的生物相容性和骨组织诱导性,被认为是替代人体硬组织的一种很好的生物医用材料,但其溶解度较高,降低植入体的长效性,而将氟渗入HA晶格中能提高HA结构稳定性并降低其溶解性,将硅掺入HA晶格中能有效地提高HA的生物活性,因此含氟羟基磷灰石(FHA)和含硅羟基磷灰石(Si-HA)成为了新兴的改性材料。介绍了羟基磷灰石(HA)、含氟羟基磷灰石(FHA)以及含硅羟基磷灰石(Si-HA)的性能特点以及涂层的制备技术,重点阐述了采用激光熔覆技术制备生物涂层的研究现状以及本课题组的研究进展,指出了目前研究中存在的不足,并展望了生物涂层今后的研究和发展趋势。     

医用钛合金羟基磷灰石涂层的研究动态

医用钛合金如Ti6A14V等广泛应用于硬组织的替换与修复领域,但是属于生物惰性材料.采用表面改性技术在钛合金表面沉积生物活性羟基磷灰石涂层可改善合金表面的生物活性和生物相容性.本文综述了钛合金表面的羟基磷灰石制备技术的研究动态.     

医用镁合金激光熔覆羟基磷灰石涂层初探

为改善医用镁合金表面耐蚀性和生物相容性,采用激光熔覆技术在AZ91D镁合金表面制备具有生物活性的羟基磷灰石涂层.结果表明,所制备的涂层和镁合金基体达到了良好的冶金结合,涂层显微结构为致密的胞状晶,主要由Mg、HA、CaH2P2O7和CaH4(PO3)2·H2O组成,其中Ca和P的摩尔比为1.73, 接近理论值1.67,从而大大提高了涂层的生物活性.另外,控制Mg对涂层的稀释对涂层制备起关键作用.     

医用镁合金的生物腐蚀及高分子涂层处理

利用镁及镁合金的易腐蚀性能来发展可生物降解医用金属材料.选用2种商业镁合金,通过对电化学腐蚀性能及生物相容性的研究,得出含稀土元素的镁合金更适合作医用材料;并考察了壳聚糖涂层对镁合金腐蚀性能的影响,表明壳聚糖涂层能够减缓腐蚀速率,并且处理方式不同,影响不同,为稀土镁合金作为可生物降解医用金属支架材料提供了初步的理论基础.     

镁合金表面层层组装PSS/PAH膜诱导钙磷涂层

目的镁合金具有良好的生物相容性和可降解性,作为生物医用材料具有广泛的应用前景。有效地提高镁合金的耐蚀性能,对镁合金作为医用材料具有重要意义。方法利用浸泡法在AZ31镁合金基体表面层层组装制备聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚丙烯胺盐酸盐(PAH)多层膜,并将获得的样品采用水热法在Ca(NO)_3、NaH_2PO_4、Na_2CO_3溶液中诱导钙磷涂层(羟基磷灰石)的形成。利用高分辨扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱对Ca-P/(PAH/PSS)5/Mg复合膜层的表面形貌、化学成分进行了表征,通过析氢和电化学实验(包括极化曲线及阻抗谱)研究了Ca-P/(PAH/PSS)5/Mg涂层的耐腐蚀性能。结果Ca-P/(PAH/PSS)5/Mg膜层厚度约为7.67μm,表现为立体叶草状,在镁合金表面紧密排列。Ca-P/(PAH/PSS)5/Mg涂层耐蚀性提高一个数量级,其腐蚀电流密度从镁合金AZ31的3.69×10–5 A/cm2降低到1.61×10–6 A/cm~2,同时析氢速率降低。结论该涂层可以有效地提高镁合金的耐蚀性能,其成因则主要归功于组装的两种聚电解质的类生物矿化作用。这种诱导所得钙磷膜层对镁合金在生物医用领域的应用提供了新的思路。     

医用可降解镁合金应用及表面改性研究进展

镁及其合金作为新一代生物医用可降解材料,具有良好的经济性、力学性能、生物相容性、可降解性能,在骨科、心血管科、消化科等领域具有广阔的应用前景。镁合金具有较高的化学活性,因此其降解速率较快,力学性能的维持受限,植入时可能发生的细菌感染会引发炎症和腐蚀加速等问题,因此需要通过表面改性来制备多功能一体化的涂层。综述了医用可降解镁合金作为接骨板、螺钉、血管支架、胃肠吻合器、胆管支架等植入材料的应用现状及最新研究成果。讨论了医用可降解镁合金在植入生物体时面临的析氢、pH升高、腐蚀加速、力学性能衰减、稀土元素毒性及内膜增生等具体问题,在此基础上,考察了化学转化、等离子喷涂、微弧氧化、聚合物涂层等4种镁合金表面改性技术的最新研究动态。结合体内试验和体外试验,概述了表面改性对镁合金安全性、耐蚀性、抗菌性、生物相容性等方面的影响,并简要对比了几种表面改性技术的优缺点。最后展望了医用可降解镁合金表面改性技术的发展方向。     

镁合金表面可降解聚合物改性涂层研发及应用进展

相比于钛合金、不锈钢、钴基合金等传统生物医用金属材料,镁合金不仅具有生物可降解特性,而且其弹性模量与人体骨骼很接近,不容易产生"应力屏蔽",被誉为"新一代先进生物材料"。但镁合金在人体内降解速率过快,由此产生的力学失稳和过量降解产物在体内的代谢吸收隐患限制了其在外科植介入医疗领域的大量推广应用。而可生物降解或可吸收的天然和合成高分子(聚合物)是全球量大面广的一类质轻、多功效、生物安全性好的生物医用材料,若将其作为可降解镁合金表面的特种防护涂层并解决好两者表界面之间的生物功能性和力学相容性,将是开发先进镁合金材料及其应用的重要发展方向。本文综述了生物可降解的镁基合金表面天然及合成高分子涂层的最新研究进展,并对其未来的研发及应用发展趋势提出展望。     

镁合金表面可降解聚合物改性涂层研发及应用

相比于钛合金、不锈钢、钴基合金等传统生物医用金属材料,镁合金不仅具有生物可降解特性,而且其弹性模量与人体骨骼很接近,不容易产生“应力屏蔽”,被誉为“新一代先进生物材料”。但镁合金在人体降解速率过快,由此产生的力学失稳和过量降解产物在体内的代谢吸收隐患限制了其在外科植介入医疗领域的大量推广应用。而可生物降解或可吸收的天然和合成高分子(聚合物)是全球量大面广的一类质轻、多功效、生物安全性好的生物医用材料,若将其作为可降解镁合金表面的特种防护涂层并解决好两者表界面之间的生物功能性和力学相容性,将是开发先进镁合金材料及其应用的重要发展方向。本文综述了生物可降解的镁基合金表面天然及合成高分子涂层的最新研究进展,并对其未来的研发及应用发展趋势提出展望。     

植入物用生物活性复合涂层

新加坡的南阳技术大学新近开发成功一种人体植入物用的生物复合活性涂层 ,该涂层由羟基磷灰石 /Ｔｉ 6Ａｌ 4Ｖ和羟基磷灰石 /氧化钇稳定化的氧化锆所组成。在Ｔｉ 6Ａｌ 4Ｖ合金上喷涂单纯的羟基磷灰石涂层 ,其承重容量往往很低。为了改进这种生物涂层的力学性能 ,南阳技术大学研究了羟基磷灰石 (ＨＡ)与Ｔｉ 6Ａｌ 4Ｖ或与氧化钇稳定化氧化锆 (ＹＳＺ)的复合涂层的显微组织、力学性能、生物活性以及生体相容性。研究结果表明 ,ＨＡ/Ｔｉ 6Ａｌ 4Ｖ生物陶瓷复合材料是一种轻质、生物相容性和稳定性好的材料。ＨＡ/ＹＳＺ涂层具有较高的强度…