CN108578776B - 一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物功能材料领域,公开了一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,该方法包括以下步骤:对镁基底表面进行微弧氧化预处理获得多孔的表面形貌,同时将生物玻璃粉末进行氨基化表面改性,提高其表面活性位点,并合成了双端带有苯甲醛基的聚乙二醇(DFPEG),将其作为凝胶因子交联生物玻璃/壳聚糖复合溶液,在镁基底表面获得生物玻璃/水凝胶复合涂层。该方法简单高效,所用原料价廉易得。本发明通过对镁基底表面制备生物玻璃/水凝胶复合涂层,可以提高镁及其合金在生理环境中的耐腐蚀性和生物相容性,同时可以通过在水凝胶中载入药物,生长因子等实现人体组织的快速修复,具有良好的应用前景。

Description

一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及生物功能材料领域,尤其涉及一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法。
背景技术
可降解生物材料因植入生物体后可在体内不断分解、且分解产物能被生物体所吸收或排出体外,已成为当前生物材料领域的国际研究前沿与热点。目前在骨植入材料中应用较多的可降解生物材料主要有高分子聚合物如聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA),然而这些材料的强度一般较低,很难承受较大的负重。由于镁不仅具有良好的力学性能,而且对人体无毒、通过腐蚀可在体内逐步降解吸收,因而镁及其合金作为一种极有发展潜力的可降解植入生物材料日益受到人们的青睐。
和现已临床应用的金属植入材料如钛合金、不锈钢相比,镁及其合金的优势主要表现在:①力学性能尤其是密度、弹性模量(1.74-2.0 g/cm3、41-45 GPa)与人骨较为接近(1.8-2.1 g/cm3、3-20 GPa),能有效缓解因弹性模量不匹配而造成的应力遮挡效应;②良好的生物相容性:镁是人体所必需的元素,且可以促进骨细胞的形成,加速骨的愈合;③可降解性:植入后不必取出,避免了二次手术对患者的身体痛苦和经济负担。
但镁是一种较活泼的金属元素,其腐蚀时平衡电位在-1.70 V左右,因此镁及镁合金作为金属植入体所存在的最重要的缺陷就是耐腐蚀性能差,其在人体生理环境下,特别是氯离子存在的情况下,镁金属植入体的腐蚀速率要比没有氯离子的条件下要快很多,因此难以在骨折愈合之前保持植入体的机械完整性,丧失其力学性能,从而导致手术失败。因此,改善镁及其合金的耐腐蚀性能,并有效控制其在生物体内的降解速率,是目前将其作为可降解植入材料临床应用开发的关键。而表面改性是一种有效地提高镁合金生物材料的耐腐蚀和生物相容性的有效手段之一。
生物玻璃是一类再生医学用生物材料,在体液环境下可以促进类骨磷灰石的沉积,还可以刺激多种有利的细胞行为。生物玻璃具有优异的机械性能、生物活性、组织相容性、骨传导性及骨诱导性,已被广泛应用于临床中。然而生物玻璃产品普遍化学稳定性差、机械强度低,有机机体中的分散性差,容易团聚,且生物玻璃与有机相的结合较松散,使得材料的力学性能提高不明显,这些问题限制了生物玻璃的临床应用,特别是硬组织修复之外领域的应用。
水凝胶是一种由分子链交联后形成的三维空间结构,通过表面张力和毛细作用力将溶剂分子固定在网络内部的“软物质”。水凝胶材料拥有与人体组织类似的高含水结构,具有良好的生物相容性,并且能够在体外为生物组织提供与体内较为相似的环境,因此在生物医用领域受到广泛的关注和应用。除了递送药物之外,水凝胶作为载体递送物质到体内的方法也被进一步拓展应用于递送细胞、基因等生物活性物质,用于细胞治疗、基因治疗等快速发展的医学前沿治疗方法中。但随着当代医学的发展,生物医用水凝胶面临着更多的要求和挑战,如对其降解能力、植入方式的要求,使得对于水凝胶材料需要进行进一步地改进。
生物玻璃与水凝胶材料的结合,可以得到一种良好生物活性的新型生物材料,而将其作为镁合金骨植入材料的涂层,可改善镁合金在有机体内易腐蚀、生物相容性差的问题。本发明通过对镁基底表面进行微弧氧化预处理获得多孔的表面形貌,同时将生物玻璃粉末进行氨基化表面改性,提高其表面活性位点,并合成了双端带有苯甲醛基的聚乙二醇(DFPEG),将其作为凝胶因子交联生物玻璃/壳聚糖复合溶液,在镁基底表面获得生物玻璃/水凝胶复合涂层。本发明通过对镁基底表面制备生物玻璃/水凝胶复合涂层,可以提高镁及其合金在生理环境中的耐腐蚀性和生物相容性,同时可以通过在水凝胶中载入药物,生长因子等实现人体组织的快速修复,具有良好的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐腐蚀性和生物相容性,同时可以通过在水凝胶中载入药物,生长因子等实现人体组织的快速修复的镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,可广泛应用于生物医用领域,旨在通过在镁基底表面获得生物玻璃/水凝胶复合涂层,改善镁及其合金在有机体内易腐蚀、生物相容性差的问题,从而制备出具有良好耐腐蚀性和生物相容性的复合材料。
本发明的技术方案如下:
(1)将镁基底经过100-1000 #砂纸打磨,并用酒精和丙酮体积比1:1的混合液超声波清洗烘干后,作为阳极,以不锈钢板作为阴极;将阳极和阴极置于磷酸钠和氢氧化钠电解液中进行微弧氧化1~60 min;
(2)将生物玻璃粉末进行球磨后过筛获得粒径在45微米以下的粉末,放入37 ℃的恒温水中并持续地通入氮气以除去水中溶解的氧气,加入浓度为0.1 mol/L的硝酸铈铵溶液磁力搅拌充分反应30 min,随后持续30 min滴入聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),反应1h后用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性,离心干燥获得粉末放入按质量比乙二胺:水=3:2配成的125 mL混合溶液中,并在80 ℃条件下搅拌1~6 h,最后采用去离子水和乙醇反复清洗至中性后离心干燥,得到表面氨基化改性的生物玻璃粉末;
(3)将壳聚糖溶解于稀醋酸溶液(醋酸与水的体积比为2:100)中,磁力搅拌1小时后得到壳聚糖醋酸溶液;
(4)将步骤(2)中得到的表面氨基化改性的生物玻璃粉末采用紫外照射进行消毒处理后,按1~20 g/L的比例缓慢加入到步骤(3)所获得的壳聚糖醋酸溶液中,超声处理1 h,并磁力搅拌1 h,获得生物玻璃/壳聚糖复合溶液;
(5)通过酯化反应以对醛基苯甲酸修饰聚乙二醇(PEG)得到双端苯甲醛基封端的聚乙二醇(DFPEG),其步骤是将PEG按30g/L的浓度不断搅拌溶解于100 mL的四氢呋喃(THF)中,待完全溶解后加入对醛基苯甲酸和催化剂4-二甲氨基吡啶(DMAP)(PEG:对醛基苯甲酸:DMAP的质量比为3:1:0.05),充分搅拌至完全溶解,再加入N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)(PEG:DCC的质量比为2:1),于室温搅拌3~12 h,过滤去除沉淀后,将滤液浓缩并干燥后获得DFPEG粉末。将DFPEG粉末溶于去离子水(DFPEG与去离子水的重量比为1:10),得到DFPEG凝胶因子溶液;
(6)将步骤(1)中微弧氧化处理的镁基底材料置于步骤(4)中得到的生物玻璃/壳聚糖复合溶液进行超声处理10 min后,缓慢逐滴加入步骤(5)中得到的DFPEG凝胶因子溶液,并进行充分搅拌,直到生物玻璃/壳聚糖复合溶液出现粘稠状,取出镁基底材料,进行去离子水冲洗干燥后,即获得镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层。
所述步骤(1)中的镁基底材料为纯镁或镁合金材料;电解液中磷酸钠浓度为20~90g/L,氢氧化钠浓度为5~15 g/L。
所述步骤(2)中的生物玻璃粉末为商业购买的45S5、58S等常用生物玻璃,还包括了其他硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐等生物医用体系玻璃。
所述步骤(2)中的硝酸铈铵溶液是将硝酸铈铵溶于1 mol/L的HNO3配置的;其中生物玻璃、硝酸铈铵、GMA所用的重量比为10:20:2。
所述步骤(3)中壳聚糖和稀醋酸溶液的重量比为2~6:100。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明具有工艺简单,操作容易,原料价廉易得、耗时低的优势,具有良好的产业化前景。
2、本发明对镁基底表面进行微弧氧化预处理获得多孔的表面形貌,同时将生物玻璃粉末进行氨基化表面改性,提高其表面活性位点,并合成了双端带有苯甲醛基的聚乙二醇(DFPEG),将其作为凝胶因子交联生物玻璃/壳聚糖复合溶液,在镁基底表面获得生物玻璃/水凝胶复合涂层。本发明通过对镁基底表面制备生物玻璃/水凝胶复合涂层,可以提高镁及其合金在生理环境中的耐腐蚀性和生物相容性,同时可以通过在水凝胶中载入药物,生长因子等实现人体组织的快速修复,具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明制备的镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备流程图;
图2为实施例3制备的镁基底微弧氧化处理的SEM形貌;
图3为实施例3制备的镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的SEM形貌;
图4为实施例3制备的生物玻璃/水凝胶复合涂层镁基底在模拟体液中浸泡3天的SEM形貌。
具体实施方法
下面通过实施例对本发明的技术方案进行详细说明,但本发明所保护内容不仅限于此。
实施例1
一种纯镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,包括以下步骤:
(1)将纯镁基体经过100-1000 #砂纸打磨,并用酒精和丙酮体积比1:1的混合液超声波清洗烘干后,作为阳极,以不锈钢板作为阴极;将阳极和阴极置于磷酸钠和氢氧化钠电解液中(磷酸钠浓度为20 g/L,氢氧化钠浓度为15 g/L)进行微弧氧化1 min;
(2)将58S生物玻璃粉末(58SiO2-33CaO-9P2O5)进行球磨后过筛获得粒径在45微米以下的粉末,放入37 ℃的恒温水中并持续地通入氮气以除去水中溶解的氧气,加入浓度为0.1 mol/L的硝酸铈铵溶液磁力搅拌充分反应30 min,随后持续30 min滴入聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),反应1 h后用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性,离心干燥获得粉末放入按质量比乙二胺:水=3:2配成的125 mL混合溶液中,并在80 ℃条件下搅拌1 h,最后采用去离子水和乙醇反复清洗至中性后离心干燥,得到表面氨基化改性的生物玻璃粉末;
(3)将3 g壳聚糖溶解于50 g稀醋酸溶液(醋酸与水的体积比为2:100)中,磁力搅拌1小时后得到壳聚糖醋酸溶液;
(4)将步骤(2)中得到的表面氨基化改性的生物玻璃粉末采用紫外照射进行消毒处理后,按1 g/L的比例缓慢加入到步骤(3)所获得的壳聚糖醋酸溶液中,超声处理1 h,并磁力搅拌1 h,获得生物玻璃/壳聚糖复合溶液;
(5)通过酯化反应以对醛基苯甲酸修饰聚乙二醇(PEG)得到双端苯甲醛基封端的聚乙二醇(DFPEG),其步骤是将PEG按30g/L的浓度不断搅拌溶解于100 mL的四氢呋喃(THF)中,待完全溶解后加入对醛基苯甲酸和催化剂4-二甲氨基吡啶(DMAP)(PEG:对醛基苯甲酸:DMAP的质量比为3:1:0.05),充分搅拌至完全溶解,再加入N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)(PEG:DCC的质量比为2:1),于室温搅拌3 h,过滤去除沉淀后,将滤液浓缩并干燥后获得DFPEG粉末。将DFPEG粉末溶于去离子水(DFPEG与去离子水的重量比为1:10),得到DFPEG凝胶因子溶液;
(6)将步骤(1)中微弧氧化处理的纯镁基底置于步骤(4)中得到的生物玻璃/壳聚糖复合溶液进行超声处理10 min后,缓慢逐滴加入步骤(5)中得到的DFPEG凝胶因子溶液,并进行充分搅拌,直到生物玻璃/壳聚糖复合溶液出现粘稠状,取出纯镁基底,进行去离子水冲洗干燥后,即获得镁表面生物玻璃/水凝胶复合涂层。
所述步骤(2)中的硝酸铈铵溶液是将硝酸铈铵溶于1 mol/L的HNO3配置的;生物玻璃、硝酸铈铵、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯所用的重量比为10:20:2。
实施例2
一种ZK60镁合金表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,包括以下步骤:
(1)将ZK60镁合金基底经过100-1000 #砂纸打磨,并用酒精和丙酮体积比1:1的混合液超声波清洗烘干后,作为阳极,以不锈钢板作为阴极;将阳极和阴极置于磷酸钠和氢氧化钠电解液中(磷酸钠浓度为90 g/L,氢氧化钠浓度为5 g/L)进行微弧氧化60 min;
(2)将45S5生物玻璃粉末(45SiO2-24.5CaO-6P2O5-24.5Na2O)进行球磨后过筛获得粒径在45微米以下的粉末,放入37 ℃的恒温水中并持续地通入氮气以除去水中溶解的氧气,加入浓度为0.1 mol/L的硝酸铈铵溶液磁力搅拌充分反应30 min,随后持续30 min滴入聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),反应1 h后用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性,离心干燥获得粉末放入按质量比乙二胺:水=3:2配成的125 mL混合溶液中,并在80 ℃条件下搅拌6 h,最后采用去离子水和乙醇反复清洗至中性后离心干燥,得到表面氨基化改性的生物玻璃粉末;
(3)将1 g壳聚糖溶解于50 g稀醋酸溶液(醋酸与水的体积比为2:100)中,磁力搅拌1小时后得到壳聚糖醋酸溶液;
(4)将步骤(2)中得到的表面氨基化改性的生物玻璃粉末采用紫外照射进行消毒处理后,按20 g/L的比例缓慢加入到步骤(3)所获得的壳聚糖醋酸溶液中,超声处理1 h,并磁力搅拌1 h,获得生物玻璃/壳聚糖复合溶液;
(5)通过酯化反应以对醛基苯甲酸修饰聚乙二醇(PEG)得到双端苯甲醛基封端的聚乙二醇(DFPEG),其步骤是将PEG按30g/L的浓度不断搅拌溶解于100 mL的四氢呋喃(THF)中,待完全溶解后加入对醛基苯甲酸和催化剂4-二甲氨基吡啶(DMAP)(PEG:对醛基苯甲酸:DMAP的质量比为3:1:0.05),充分搅拌至完全溶解,再加入N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)(PEG:DCC的质量比为2:1),于室温搅拌12 h,过滤去除沉淀后,将滤液浓缩并干燥后获得DFPEG粉末。将DFPEG粉末溶于去离子水(DFPEG与去离子水的重量比为1:10),得到DFPEG凝胶因子溶液;
(6)将步骤(1)中微弧氧化处理的ZK60镁合金置于步骤(4)中得到的生物玻璃/壳聚糖复合溶液进行超声处理10 min后,缓慢逐滴加入步骤(5)中得到的DFPEG凝胶因子溶液,并进行充分搅拌,直到生物玻璃/壳聚糖复合溶液出现粘稠状,取出ZK60镁合金,进行去离子水冲洗干燥后,即获得镁合金表面生物玻璃/水凝胶复合涂层。
所述步骤(2)中的硝酸铈铵溶液是将硝酸铈铵溶于1 mol/L的HNO3配置的;生物玻璃、硝酸铈铵、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯所用的重量比为10:20:2。
实施例3
一种AZ31镁合金表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,包括以下步骤:
(1)将AZ31镁合金基底经过100-1000 #砂纸打磨,并用酒精和丙酮体积比1:1的混合液超声波清洗烘干后,作为阳极,以不锈钢板作为阴极;将阳极和阴极置于磷酸钠和氢氧化钠电解液中(磷酸钠浓度为60 g/L,氢氧化钠浓度为10 g/L)进行微弧氧化30 min;
(2)将35SiO2-40CaO-25P2O5生物玻璃粉末进行球磨后过筛获得粒径在45微米以下的粉末,放入37 ℃的恒温水中并持续地通入氮气以除去水中溶解的氧气,加入浓度为0.1mol/L的硝酸铈铵溶液磁力搅拌充分反应30 min,随后持续30 min滴入聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),反应1 h后用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性,离心干燥获得粉末放入按质量比乙二胺:水=3:2配成的125 mL混合溶液中,并在80 ℃条件下搅拌3.5 h,最后采用去离子水和乙醇反复清洗至中性后离心干燥,得到表面氨基化改性的生物玻璃粉末;
(3)将2 g壳聚糖溶解于50 g稀醋酸溶液(醋酸与水的体积比为2:100)中,磁力搅拌1小时后得到壳聚糖醋酸溶液;
(4)将步骤(2)中得到的表面氨基化改性的生物玻璃粉末采用紫外照射进行消毒处理后,按10 g/L的比例缓慢加入到步骤(3)所获得的壳聚糖醋酸溶液中,超声处理1 h,并磁力搅拌1 h,获得生物玻璃/壳聚糖复合溶液;
(5)通过酯化反应以对醛基苯甲酸修饰聚乙二醇(PEG)得到双端苯甲醛基封端的聚乙二醇(DFPEG),其步骤是将PEG按30g/L的浓度不断搅拌溶解于100 mL的四氢呋喃(THF)中,待完全溶解后加入对醛基苯甲酸和催化剂4-二甲氨基吡啶(DMAP)(PEG:对醛基苯甲酸:DMAP的质量比为3:1:0.05),充分搅拌至完全溶解,再加入N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)(PEG:DCC的质量比为2:1),于室温搅拌7 h,过滤去除沉淀后,将滤液浓缩并干燥后获得DFPEG粉末。将DFPEG粉末溶于去离子水(DFPEG与去离子水的重量比为1:10),得到DFPEG凝胶因子溶液;
(6)将步骤(1)中微弧氧化处理的AZ31镁合金置于步骤(4)中得到的生物玻璃/壳聚糖复合溶液进行超声处理10 min后,缓慢逐滴加入步骤(5)中得到的DFPEG凝胶因子溶液,并进行充分搅拌,直到生物玻璃/壳聚糖复合溶液出现粘稠状,取出AZ31镁合金,进行去离子水冲洗干燥后,即获得镁合金表面生物玻璃/水凝胶复合涂层。
所述步骤(2)中的硝酸铈铵溶液是将硝酸铈铵溶于1 mol/L的HNO3配置的;生物玻璃、硝酸铈铵、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯所用的重量比为10:20:2。
从图2可以看出镁基底经过微弧氧化处理后的SEM形貌呈现多孔结构,该结构有利于生物玻璃/水凝胶复合涂层的沉积。从图3可以看出经过生物玻璃/水凝胶复合涂层处理后镁合金表面的孔隙大部分被填充。经过模拟体液浸泡3天的SEM形貌如图4所示,镁合金的表面没有明显的被腐蚀的裂纹和脱落,而且表面沉积了一些小针状的物质,说明了镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层能够在模拟体液中保护镁合金基体,同时能够诱导模拟体液中钙磷盐的沉积,具有良好的生物活性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将镁基底经过100-1000 #砂纸打磨,并用酒精和丙酮体积比1:1的混合液超声波清洗烘干后,作为阳极,以不锈钢板作为阴极;将阳极和阴极置于磷酸钠和氢氧化钠电解液中进行微弧氧化1~60 min;
(2)将生物玻璃粉末进行球磨后过筛获得粒径在45微米以下的粉末,放入37 ℃的恒温水中并持续地通入氮气以除去水中溶解的氧气,加入浓度为0.1 mol/L的硝酸铈铵溶液磁力搅拌充分反应30 min,随后持续30 min滴入聚甲基丙烯酸缩水甘油酯,反应1 h后用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性,离心干燥获得粉末放入按质量比乙二胺:水=3:2配成的125 mL混合溶液中,并在80 ℃条件下搅拌1~6 h,最后采用去离子水和乙醇反复清洗至中性后离心干燥,得到表面氨基化改性的生物玻璃粉末;
(3)将壳聚糖溶解于稀醋酸溶液中,磁力搅拌1小时后得到壳聚糖醋酸溶液,其中稀醋酸溶液为醋酸与水按体积比为2:100配置而成;
(4)将步骤(2)中得到的表面氨基化改性的生物玻璃粉末采用紫外照射进行消毒处理后,按1~20 g/L的比例缓慢加入到步骤(3)所获得的壳聚糖醋酸溶液中,超声处理1 h,并磁力搅拌1 h,获得生物玻璃/壳聚糖复合溶液;
(5)通过酯化反应以对醛基苯甲酸修饰PEG得到DFPEG,其步骤是将PEG按30g/L的浓度不断搅拌溶解于100 mL的四氢呋喃中,待完全溶解后加入对醛基苯甲酸和催化剂4-二甲氨基吡啶,充分搅拌至完全溶解,再加入N,N’-二环己基碳二亚胺,于室温搅拌3~12 h,过滤去除沉淀后,将滤液浓缩并干燥后获得DFPEG粉末,将DFPEG粉末按重量比1:10溶于去离子水,得到DFPEG凝胶因子溶液;
(6)将步骤(1)中微弧氧化处理的镁基底材料置于步骤(4)中得到的生物玻璃/壳聚糖复合溶液进行超声处理10 min后,缓慢逐滴加入步骤(5)中得到的DFPEG凝胶因子溶液,并进行充分搅拌,直到生物玻璃/壳聚糖复合溶液出现粘稠状,取出镁基底材料,进行去离子水冲洗干燥后,即获得镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层。
2.根据权利要求1所述的一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中的镁基底材料为纯镁或镁合金材料;电解液中磷酸钠浓度为20~90g/L,氢氧化钠浓度为5~15 g/L。
3.根据权利要求1所述的一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中的生物玻璃粉末包括硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中的硝酸铈铵溶液是将硝酸铈铵溶于1 mol/L的HNO3配置的。
5.根据权利要求1所述的一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中生物玻璃、硝酸铈铵、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯所用的重量比为10:20:2。
6.根据权利要求1所述的一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中壳聚糖和稀醋酸溶液的重量比为2~6:100。
7.根据权利要求1所述的一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中,PEG:对醛基苯甲酸:4-二甲氨基吡啶的质量比为3:1:0.05。
8.根据权利要求1所述的一种镁基底表面生物玻璃/水凝胶复合涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中,PEG:N,N’-二环己基碳二亚胺的质量比为2:1。
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CN1269753C (zh) * 2004-03-26 2006-08-16 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种可降解多孔生物活性玻璃支架及其制备方法
CN101302638A (zh) * 2008-01-07 2008-11-12 郑州大学 一种纳米hap涂层/镁合金复合生物材料的制备方法
CN102580685B (zh) * 2011-12-15 2013-05-29 清华大学 一种多孔的多糖类细胞吸附材料及其制备方法与应用
KR101461159B1 (ko) * 2013-01-29 2014-11-24 단국대학교 산학협력단 약물 전달층을 포함하는 임플란트의 제조방법 및 이를 포함하는 생체이식용 임플란트 조성물
GB2528504A (en) * 2014-07-24 2016-01-27 Werner Ernst Ludwig Georg Muller Printable morphogenetic phase-specific chitosan-calcium-polyphosphate scaffold for bone repair
US10926000B2 (en) * 2016-05-13 2021-02-23 Colorado School Of Mines Deposition-conversion method for tunable calcium phosphate coatings on substrates and apparatus prepared thereof
CN107744593B (zh) * 2017-09-20 2020-06-19 华南理工大学 一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体及其制备方法

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