山东大学:在AZ31镁合金上制备具有耐腐蚀性和成骨分化能力的复合涂层
2025-11-06 11:29:08 作者:本网发布 来源:涂料驿站 分享至:

 金属生物材料因其优异的机械性能生物相容性在骨科植入物中发挥着重要作用。与不锈钢、钛合金和钴铬合金等传统金属材料相比,镁合金由于其机械性能与人体骨骼的机械性能相匹配,不仅能有效减轻应力屏蔽,还能因其良好的降解性,减少患者二次手术取出植入物的需求。然而,镁合金的快速降解速度会导致康复期间的过早失效。此外,镁合金腐蚀产生的大量氢气、高pH值和过量镁离子不利于组织愈合,从而限制了其在临床上的应用。为了解决这个问题,人们广泛探索了纯化、合金化和表面改性等策略来调节镁合金的降解。表面改性方法包括化学转化、电化学沉积微弧氧化和聚合物涂层等多种方法。

在众多表面改性方法中,原位化学转化涂层因其优异的结合强度而被视为提高镁合金耐腐蚀性的有效方法。近年来,层状双氢氧化物(LDH)引起了研究人员的极大关注,并有望成为医用镁合金的理想涂层。层状双氢氧化物(LDH)具有类似水镁石的阳离子氢氧化物层和含有电荷平衡阴离子的中间层。LDH具有优异的耐腐蚀性、生物降解性和生物相容性。由于其离子交换能力,LDH涂层可以从腐蚀介质中捕获侵蚀性阴离子,从而增强底层基材的耐腐蚀性。然而,其层状多孔结构允许腐蚀性介质渗透,因此需要二次密封过程。

近期研究表明,使用无机纳米粒子填充孔能显著提高LDH涂层的性能。此外,还要研究采用有机涂层来密封LDH孔。总的来说,这些研究证实了纳米粒子掺入和有机密封都可以增强LDH涂层的功效。然而,关于镁合金双重改性LDH涂层(纳米粒子-有机复合材料)的研究仍然较少。

近期,山东大学吕宇鹏团队在AZ31镁合金上成功开发了一种具有优异耐腐蚀性和成骨分化能力多功能复合涂层

采用水热法制得Mg-Al LDH,然后通过电泳沉积硅烷化将纳米羟基磷灰石(nHA)颗粒与硅烷整合到经过LDH预处理的AZ31镁合金基材上,制得 L-HA-SL复合涂层。

所制备的复合涂层在20v DC下电泳沉积nHA,表现出极低的腐蚀电流密度(3.79×10−8A/cm2)和高电荷转移电阻(8.58×106Ω·cm2),比AZ31镁合金高出约4个数量级。该涂层通过LDH的阴离子交换能力、nHA介导的Ca2+/PO43−缓冲和硅烷屏障效应,能够持续稳定pH值(14天后为8.606±0.06)。该涂层样品具有更好的生物活性生物相容性成骨分化能力。因此,本研究在AZ31镁合金上制备的复合涂层有望用于镁合金的腐蚀控制和表面活化,在改善镁基植入物用于骨修复方面具有巨大的应用潜力。



制备过程示意图













LDH、L-HA以及L-HA-SL涂层制备过程示意图。


数据来源与出处


 

相关研究成果以“Enhancing corrosion resistance and osteogenic differentiation via a layered double hydroxide/nano-hydroxyapatite/silane composite coating on AZ31 magnesium alloy”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。



 

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