镁表面构建兼顾腐蚀控制和骨相容性己二胺四甲基叉膦酸涂层的研究-材料工程专业论文.docxVIP

研究生优秀毕业论文 西南交通大学 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1．必威体育官网网址口，在年解密后适用本授权书； 2．不必威体育官网网址西使用本授权书。 (请在以上方框内打“、／”) —1 学位论文作者签名：赵研 指导老师签名： 勿] 1 日期．如t 5埽6日‘5日 日期：h rs绎易目ls日 J 万方数据 本论文得到以下项目资助国家自然科学基金(No 本论文得到以下项目资助 国家自然科学基金(No 镁基血管支架材料动态腐蚀降解演化电化学机制与生物相容性关联 四川省杰出青年科学基金 (四川省杰出青年学术带头人项目，No．2012JQ0001) 自支撑氧化钛纳米膜卷管及光催化电解水制氢应用 万方数据 西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： (1)本课题较早的对镁基医用可降解材料表面改性思路进行多元思考，采用 兼顾腐蚀控制和骨生物相容性的设计理念。通过电化学试验以及长期浸泡试验充 分论证了己二胺四甲基叉膦酸【Hexamethylenediaminetetrakis-(methylene phosphonic acid)](HDTMPA)涂层对镁基材料有较好的腐蚀控制作用。同时通过 体外诱导磷酸钙沉积以及成骨细胞粘附和增殖试验，证明该涂层具有较好的骨相 容性。 (2)通过多种材料学表征与电化学测试共同分析，证实了共价固定和后续螯 合反应共同作用对涂层质量的影响。涂层质量的提高主要表现在负析氢效应 (Negative Difference effect，NDE)作用的明显增强和电化学感抗现象显著减弱两 个方面。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作 了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：孑乏兰j叶 I 日期．功c s译6，∥日 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1页 摘 要 镁及镁合金作为革命性的医用全降解植入金属材料备受关注，但过快的腐蚀／降解 速率成为临床应用的最大挑战。兼顾腐蚀控制和生物相容性镁基可降解材料的出现是 实际临床应用所高度期望的。 本课题中，己二胺四甲基叉膦酸(methylenephosphonic acid)[HDTMPA， (H203P．CH2)2-N．(CH2)6．N．(CH2．P03H2)2]作为一种天然的、具有生物活性的有机分子， 通过化学转化和浸涂的方法以共价固定和螯合沉积的形式，在纯镁表面成功构建兼顾 腐蚀控制和骨生物相容性的HDTMPA涂层。采用碱活化预处理使纯镁表面产生丰富的 功能基团(．OH)，为HDTMPA分子的化学接枝提供保证。随后HDTMPA分子与基底释 放出的M92+发生螯合反应，最终在纯镁表面构建出均一致密的HDTMPA涂层。 通过浓度的优化选择，Mg．OH@，HDTMPA(5 mM)的涂层质量最为均一且致密。 FT-IR图谱中磷酸基团的漂移和XPS图谱中P．O．Mg高分辨峰的出现明显表明共价固定 和螯合作用的存在。电化学结果显示HDTMPA涂层具有低而稳定的开路电位(OCP)， 以及较低的自腐蚀电流密度‰力，体现HDTMPA涂层具有较稳定的热力学状态，这种 热力学状态减缓阴极析氢反应(NED)可有效抑制整个腐蚀过程的进行(ImS)。阻抗测试 结果显示，HDTMPA涂层动力学上抑制腐蚀作用明显，涂层可显著减少局部腐蚀的影 响。长期浸泡结果表明，Mg．OH@HDTMPA(5 mM)的耐腐蚀性能最强，原因是HDTMPA 涂层本身较低自腐蚀电位(丘洲)从热力学上决定其具有较好的耐腐蚀作用，同时均一致 密的膜结构从动力学上抑制过快腐蚀的发生(还表现在降解过程中涂层中HDTMPA分 子对M92+阻碍作用)。电化学腐蚀和浸泡降解试验显示：在PBS缓冲溶液中(37±0．50C)， HDTMPA改性的镁与纯镁相比具有优异的控制生物腐蚀／降解行为能力，对于实际临床 应用意义深远。 初期的血液相容性结果表明，HDTMPA改性的镁溶血率仅为1．1％，小于纯镁 (33．45％)和不锈钢(1．34％)的溶血率，且符