蛋白質(zhì)作用下醫(yī)用AZ31鎂合金腐蝕過程的電化學(xué)研究.pdf

1、近年來,具有良好力學(xué)與生物相容性的鎂合金作為可降解醫(yī)用材料的研究備受關(guān)注,尤其是關(guān)于其腐蝕降解行為的研究。研究發(fā)現(xiàn),鎂及鎂合金體外腐蝕速度與體內(nèi)植入結(jié)果偏差較大。究其原因,目前體外實(shí)驗(yàn)中所使用的模擬人體體液主要含有與人體體液相類似的無機(jī)鹽成分,但是人體體液除含有無機(jī)鹽成分外,還含有蛋白質(zhì)等諸多有機(jī)物以及新陳代謝產(chǎn)生的CO2,上述成分的存在會影響鎂及鎂合金的腐蝕行為。此外,當(dāng)植入物植入人體后,材料表面附近的pH值會發(fā)生變化,而體外實(shí)驗(yàn)常用

2、的模擬體液的pH值基本穩(wěn)定在7.4左右,這一差異也可能造成體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不同。以上差異嚴(yán)重影響體外測試數(shù)據(jù)在臨床試驗(yàn)上的參考價(jià)值,并制約鎂及鎂合金可降解植入器件的研發(fā)。因此,探明鎂及鎂合金在上述因素影響下的生物降解行為規(guī)律,可為鎂及鎂合金體內(nèi)試驗(yàn)提供更為準(zhǔn)確的理論支持和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　本文重點(diǎn)考察了模擬人體體液pH值的變化、牛血清白蛋白(BSA,bovine serum albumin)濃度變化、牛血清白蛋白和纖維蛋白原(F

3、b,fibrinogen)交互作用、BSA和CO2的交互作用、材料表面粗糙度變化對純鎂以及AZ31鎂合金體外腐蝕行為的影響規(guī)律,并闡明其影響機(jī)理。
　　pH值變化對鑄態(tài)純鎂和AZ31鎂合金腐蝕行為影響的研究表明,隨著Hank’s溶液的pH值增高,兩種材料的自腐蝕電流密度顯著增加,在pH值低于6.0時(shí)變化尤為明顯。純鎂和AZ31鎂合金在pH7.5的Hank’s溶液中的腐蝕速率分別是在pH5.5的Hank’s溶液中的2.6和3倍。通過

4、觀察腐蝕產(chǎn)物層形貌,發(fā)現(xiàn)浸泡相同時(shí)間后,材料表面腐蝕產(chǎn)物層的致密度隨著pH值的增高而逐漸增大,而且電化學(xué)交流阻抗圖譜測試結(jié)果也表明表面膜電阻也隨著Hank’s溶液pH值升高逐漸增大。
　　當(dāng)BSA加入Hank’s溶液中后,隨著BSA濃度的提高,純鎂和AZ31鎂合金的自腐蝕電流密度降低。pH值升高強(qiáng)化了BSA對材料腐蝕的抑制作用。BSA腐蝕抑制效率(ηz)隨其濃度的提高而增大。腐蝕相貌觀察可見隨著 BSA濃度的提高,材料表面腐蝕產(chǎn)物

5、層越來越完整、致密,抵抗材料腐蝕的能力也就越強(qiáng)。BSA+Hank’s溶液中加入Fb以后,BSA+Fb的交互作用對純鎂、AZ31的緩蝕作用比BSA單獨(dú)作用的緩蝕效率大很多,ηz從BSA單獨(dú)作用時(shí)的0.1~0.2上升至BSA+Fb交互作用時(shí)的0.6~0.7。
　　在BSA+PBS溶液中充入CO2后,純鎂的腐蝕行為發(fā)生較大的變化。純鎂在含飽和CO2的BSA+PBS溶液中的腐蝕速率隨著BSA濃度增大而增大。純鎂表面的腐蝕產(chǎn)物層較未充入CO