(3) 腐蚀过快将使植入体在人体组织未充分愈合之前就丧失机械整体性,而引起力学性能(如抗拉强度、疲劳强度、抗压屈服强度)的急速降低。
综合考虑上述问题,ERINC 等提出了可降解医用镁金的标准为:在37 ℃模拟体液中的腐蚀速率小于0。5mm/a;室温屈服强度大于200MPa;有效服役期90~180d;伸长率大于15%。
1。3。2 生物医用镁合金改性方法
作为生物医用材料,镁合金在体内的降解速率至关重要,而对其适当的控制,就能够使得镁合金能够在特定时间段内维持完整的机械性能。另外,还需要使其具有良好的生物相容性,更好地应用于人体中,造福人类。综上所述,必须对镁合金进行改性。目前,主要的改性方法有以下两个方面:
(1) 对材料制备进行优化设计,从而达到理想成分与结构。镁合金中合金元素的加入能够细化组织,使得基体间阴极相变细小弥散,大大降低局部腐蚀的倾向。Kannan对比研究了AZ91和AZ91Ca合金的腐蚀行为。研究发现,镁合金的耐蚀性在Ca加入后显著增强,同时表面膜层膜电阻增加了5倍。此外稀土的低微合金化是开发耐蚀性镁合金的一个重要方向,适量的添加稀土元素,不但可有效地提高合金的耐蚀性能和力学性能,同时初步的研究表明稀土元素的适量加入还有利于提高生物植入体的抗凝血行为,上海交通大学已经研发出了新型生物医用镁合金JDBM,实验证明其有良好的生物相容性、耐蚀性以及强度与塑性相匹配。
(2) 对材料进行表面改性,通过制备具有生物活性的膜层达到耐蚀效果,目前,羟基磷灰石涂层(HA)是表面改性中的研究热点。羟基磷灰石,简称 HA 或 HAP,是一种由 Ca(OH)2和Ca3(PO4)2组成的磷酸钙复盐,分子式为:Ca10(PO4)6(OH)2,Ca、P 含量比为 1。67。与人体骨骼中的无机质具有相同的成分、相似的结构,且生物活性和生物相容性良好,可以和人体硬组织形成牢固的化学键合,是生物医学特别是骨和牙齿的植入领域的重要陶瓷材料[14]。早有研究将羟基磷灰石作为一种涂层,涂覆于植入材料的表面上。之前的研究大部分是针对钛合金的,考虑到其较好的生物相容性而在其表面制备涂层,从而有效改善钛合金材料,为其植入体内提供更好的生物条件。在钛合金表面可以形成涂层,镁合金表面应该也可以形成涂层而对镁合金进行改良,提高其耐蚀性和生物相容性。
经过相关研究人员的努力,目前制备HA涂层的主要方法有:溶胶-凝胶法、磁控溅射法、离子束沉积法、电泳沉积法、等离子喷涂法和微弧氧化法等。不同的方法各有利弊,需要不同程度的提高。如,溶胶-凝胶法制备的生物涂层纯度高,均匀度好,可以低温操作,工艺设备简单,对材料的形状要求低,还可以有效地控制薄膜的成分和微观结构;但是干燥或热处理容易导致薄膜龟裂,甚至脱落且薄膜厚度较薄、薄膜与基体的结合力差,生产成本较高。磁控溅射法制备生物涂层成膜效率高,基体温度低,制备出的HA涂层虽与基体结合强度高;但是植入生物体内后降解速率较快。离子束沉积法制备的涂层膜基强度高,膜层致密均匀;粒子束具有直射性,难以处理复杂件,且成本较高。电泳沉积法制备涂层过程中,温度低,设备简单,工艺易于控制;HA粉末与基体之间是分子间力吸附,膜层与基体结合强度不高。等离子喷涂法效率高、重复性较好,制备出的HA结晶度较高。单纯制备出的HA涂层耐蚀性较低,在体液环境中降解速率过快。微弧氧化法制备的涂层膜基强度高,陶瓷层致密均匀,耐蚀性能较好,难以制备出结晶度高的HA涂层。文献综述