磷酸钙涂层改性镁在眼部环境下的体内外降解行为研究

摘要

镁及镁合金凭借其优良的体内可降解性、生物安全性和生物相容性而在临床应用中获得广泛关注，而近年来镁合金作为眼部植入材料却鲜有报道。本文采用液相沉积法在镁基体表面制备羟基磷灰石（HA）、磷酸氢钙（DCPD）和磷酸氢钙/硬脂酸（DCPD+SA）三种磷酸钙涂层，系统研究了磷酸钙涂层改性镁在眼部环境下的体内外腐蚀行为，探究了改性镁作为人体眼部房水引流装置候选材料的可行性。　　电化学实验发现，HA、DCPD和DCPD+SA三种磷酸钙涂层改性镁在模拟眼部环境下的腐蚀电位分别提高1180mV、1306mV、1322mV，腐蚀电流密度降低1-2个数量级，腐蚀速率分别降低25倍、3倍、10倍。浸泡实验发现，随着浸泡不断进行，腐蚀介质中Mg2+、Ca2+、P5+离子浓度逐渐减小，样品的失重量缓慢上升。浸泡过程以局部电偶腐蚀和点腐蚀为主要腐蚀方式，样品表面逐渐覆盖着一层以Mg(OH)2、MgCO3、MgO以及钙磷盐等为主要形式的腐蚀产物。浸泡30天，HA腐蚀速率最低，其次是DCPD+SA、DCPD和纯镁，表明磷酸钙涂层提高了镁合金在模拟眼部环境下的耐腐蚀性。MTT、LDH实验表明：磷酸钙涂层能降低镁合金在眼部成纤维细胞中的细胞毒性，提升细胞活性。　　动物眼部植入实验表明，磷酸钙涂层能够减缓镁合金在动物体内的炎症反应，表现出优异的生物相容性和生物安全性；而镁合金材料的体内腐蚀比体外腐蚀更加迅速，尤其是体内的镁合金边缘腐蚀速度较快，样品表面分层显著，腐蚀产物主要表现为Ca、Mg、P组成的化合物。术后8周，HA与DCPD+SA仍保持着较高的完整度，DCPD次之，纯镁腐蚀最为严重，说明磷酸钙涂层能有效提升镁合金在新西兰兔子眼部下的耐腐蚀性，保证镁合金在服役期间内保持良好的房水引流作用，有望发展为治愈青光眼的新一代可降解房水引流装置材料。

目录

1 绪论

1.1 引言

1.2 生物医用材料

1.2.1 生物医用材料的研究现状

1.2.2 生物医用材料的分类

1.3 镁合金生物医用材料

1.3.1 镁合金生物医用材料的主要特征

1.3.2 镁合金生物医用材料的应用研究

1.3.3医用镁合金的表面改性

1.4 生物活性涂层的研究现状

1.4.1 羟基磷灰石涂层

1.4.2 磷酸氢钙涂层

1.4.3 生物玻璃涂层

1.5.1 课题的研究目的

1.5.2 主要研究内容

2 磷酸钙涂层改性镁的制备与表征

2.1 前言

2.2 实验材料及装置

2.3 实验过程

2.3.1 高纯镁预处理

2.3.2 液相沉积磷酸钙涂层

2.3.3 X 射线光电子谱测试

2.3.4 涂层形貌及元素成分表征

2.4.1 涂层相结构分析

2.4.2 涂层表面形貌及元素成分分析

2.4.3 磷酸钙涂层的形成机制

2.5 本章小结

3 改性镁在模拟眼部环境中的降解过程和生物相容性

3.1 前言

3.2 实验过程

3.2.1 电化学实验

3.2.2 浸泡实验

3.2.3 样品重量及腐蚀介质 pH跟踪

3.2.4 ICP离子浓度测试

3.2.5 体外腐蚀形貌及腐蚀产物元素成分表征

3.3.1 电化学腐蚀行为

3.3.2 浸泡液的酸碱度与离子浓度变化

3.3.3 试样体外浸泡后的形貌与成分分析

3.3.4 试样浸泡后的重量变化与降解速率分析

3.3.5 降解机理分析

3.3.6 生物学评价

3.4 本章小结

4 涂层改性镁在新西兰兔子眼部的降解行为研究

4.1 前言

4.2 实验材料及装置

4.3 实验过程

4.3.1 体内植入实验方法

4.3.2 跟踪植入体生理状态

4.3.3 体内腐蚀形貌及腐蚀产物元素成分表征

4.4.1 大体生理观察

4.4.2 HE染色观察

4.4.3 植入材料的体内降解

4.5 本章小结

5 结论

参考文献

附录

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致谢