镁基表面具有自愈合功能的活性涂层及其制备方法

摘要

本发明公开了镁基表面具有自愈合功能的活性涂层及其制备方法，首先采用微弧氧化技术在镁或镁合金表层制备含磷和钙的多孔氧化镁涂层，然后用旋涂沉积法在含磷和钙的多孔氧化镁涂层上旋涂一层F‑MSNs@PLLA涂层，最后再用浸渍沉积法在表面得到具有高骨整合效力的DCPD涂层。得到的三层涂层具有如下结构和性能特征：内层为含磷和钙的多孔氧化镁涂层，中间层为含有F‑MSNs的并具有“自愈合”功能的可降解PLLA涂层，表层为具有高骨整合效力的纳米状DCPD涂层，该三层结构涂层与基体之间无不连续界面，具有高的结合强度、良好的生物活性，并能显著改善镁及镁合金在类体液中的耐蚀性并且具有良好的“自愈合”能力。

权利要求

1.镁基表面具有自愈合功能的活性涂层，其特征在于，包括自基体表面向外依次设置的MgO涂层、F-MSNs@PLLA涂层和磷酸氢二钙，所述MgO涂层中含有磷和钙；所述F-MSNs@PLLA为负载氟离子掺杂介孔SiO2纳米球的聚乳酸；

所述MgO涂层中具有若干孔洞，所述孔洞被F-MSNs@PLLA涂层中的PLLA填充；所述涂层上形成的孔洞与PLLA涂层形成机械铆合；

所述MgO涂层的厚度为:8μm～12μm,F-MSNs@PLLA涂层的厚度为6μm～10μm；磷酸氢二钙的厚度为10μm～12μm。

2.一种镁基表面具有自愈合功能的活性涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对纯镁或镁合金进行微弧氧化，得到涂覆有氧化镁涂层的试样；在微弧氧化过程中，将纯镁或者镁合金圆片作为阳极，不锈钢电解槽为阴极；

步骤2、在含磷和钙的多孔氧化镁涂层上用旋涂法制备F-MSNs@PLLA涂层，包括以下步骤：

步骤2.1、制备介孔二氧化硅纳米球MSNs；

步骤2.2、制备F-MSNs；

步骤2.3、制备负载F-MSNs的聚乳酸涂层，并将负载F-MSNs的聚乳酸涂层旋涂于步骤1得到的具有氧化镁涂层的试样表面；

步骤3、用紫外光辐照涂覆于镁合金表面的F-MSNs@PLLA涂层，将辐照后的具有F-MSNs@PLLA涂层和氧化镁涂层的镁合金样品浸渍于过饱和的Ca(H2PO4)2H2O溶液中6h～12h，即可在F-MSNs@PLLA涂层表面生成DCPD涂层，所述DCPD为磷酸氢二钙。

3.根据权利要求2所述的镁基表面具有自愈合功能的活性涂层的制备方法，其特征在于，步骤2.1的具体过程为：将1.5mol/L～2.5mol/L的氢氧化钠水溶液引入十六烷基三甲基溴化铵溶液中得到混合物A，所述十六烷基三甲基溴化铵溶液的浓度为0.0018g/mL～

0.004g/mL，所述氢氧化钠水溶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液的体积比为(0.005～

0.011)：1，在强磁搅拌条件下将原硅酸四乙酯和乙酸乙酯倒入混合物A中，形成白色沉淀物；接着，依次过滤、洗涤、沉淀和干燥；将干燥后的产物在酸性2-丙醇溶液中回流，以除去十六烷基三甲基溴化铵，得到介孔二氧化硅纳米球MSNs。

4.根据权利要求2所述的镁基表面具有自愈合功能的活性涂层的制备方法，其特征在于，步骤2.2的具体过程为：在保护气氛下，将MSNs悬浮在无水甲苯中，滴加1-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷后，将反应物在惰性环境中搅拌并回流；然后过滤、洗涤、沉淀，得到沉淀物，将沉淀物在加入FeCl3的1-丙醇溶液中悬浮5h～10h；然后过滤洗涤，得到铁掺杂MSNs，将铁掺杂MSNs转移到氟化钠溶液中，搅拌均匀，使氟离子掺杂到MSNs中，然后过滤、洗涤、干燥，干燥后得到氟掺杂MSNs，即F-MSNs。

5.根据权利要求2所述的镁基表面具有自愈合功能的活性涂层的制备方法，其特征在于，步骤2.3的具体过程为：将聚乳酸和F-MSNs以5:1～20:1的比例称重，然后将F-MSNs分散在聚乙二醇中，F-MSNs和聚乙二醇的质量/体积比为1:5～1:10；将聚乳酸溶解在氯仿中，获得3％-5％聚乳酸溶液；接着，将用聚乙二醇分散的F-MSNs加入到聚乳酸溶液中，震荡并混合均匀，得到含F-MSNs的聚乳酸溶液；随后，在转速为3000rpm～5000rpm、时间为10s～30s的条件下，将含F-MSNs的聚乳酸溶液旋涂于步骤1得到的具有氧化镁涂层的试样表面，重复旋涂3～5次，得到具有F-MSNs@PLLA涂层和氧化镁涂层的镁合金。

6.根据权利要求2所述的镁基表面具有自愈合功能的活性涂层的制备方法，其特征在于，电解液中包含钙离子和磷离子。

说明书

镁基表面具有自愈合功能的活性涂层及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物医用材料制备技术领域，涉及一种镁基医用种植体表面生物活性涂层的制备方法，该方法包含微弧氧化、旋涂及浸渍沉积方式，通过该技术能够在镁合金植体表面制备出一种由封孔氧化镁(MgO)/负载氟离子(F-)掺杂介孔SiO2纳米球的聚乳酸(F-MSNs@PLLA)/磷酸氢二钙(DCPD)组成的具有自愈合功能的可降解生物活性涂层。

背景技术

[0002] 在骨内临时性植入器械构建材料选择方面，镁合金由于其具有与自然骨相匹配的弹性模量、良好的生物相容性及体内可降解性且降解产物无毒性等特点，优于现在临床所使用的不可降解材料，如：钛及其合金、不锈钢、钴铬钼合金等。然而，镁合金仍未实现大规模临床应用，主要是由于其在动物体内降解过快，降解消失时间远远短于受损骨在固定后的自发愈合时间(3～6个月)。针对这一问题可通过两种途径进行改善：一方面从本体制备视角出发，通过高纯化、合金化、第二相细化、非晶化及晶粒细化等工艺在一定程度上改善镁合金非均匀腐蚀性；另一方面从表面改性视角出发，通过涂覆保护性涂层缓解镁合金非均匀降解，而后者更加有效。

[0003] 在现有表面改性技术所制备的涂层中，微弧氧化形成的MgO涂层在类体液环境中对镁合金降解的抑制作用高于其他涂层，且能够与镁基体形成强的界面结合。然而，由于涂层内部存在微米级孔洞，削弱其对体液浸渗的阻挡效力。虽然这一问题在现有研究中经常通过可降解高分子涂层封孔方式进行解决，但是封孔后的涂层仍无法实现完全致密化，涂层中不可避免的会出现一些微裂纹/孔，并且随着降解的发生其内部缺陷也会逐渐增多，因此，仅依靠封孔这种“被动防御”模式不能有效抑制镁合金的非均匀降解。

[0004] 上述问题可通过在涂层中负载降解抑制剂的方式加以改善，使涂层具备“自愈合”功能，即涂层或涂层/基体界面发生腐蚀后，降解抑制剂即可释放至腐蚀发生部位，与基体腐蚀产生的金属阳离子形成较为稳定化合物封堵腐蚀发生部位，避免腐蚀加剧。但涂层中负载的降解抑制剂应无毒性，同时降解抑制剂与金属阳离子形成的化合物应能在体内缓慢降解，避免碎化、剥落的纳米粒子诱发的炎性反应及骨质溶解。联合“被动防御”及“自愈合”双重功能，应能使涂层对镁合金基体具有更强的保护效力。

[0005] 在研究涂层耐蚀性的同时，还应对涂层的骨整合能力予以考量。已经知道，可降解类Ca-P活性涂层如：磷酸八钙(OCP)、β-磷酸钙、羟基磷灰石(HA)和磷酸氢二钙(DCPD)的化学组分与骨基质中主要无机成分相似，相较于可降解类惰性涂层(如：Mg2F、MgO、Mg(OH)2、PLLA聚合物)更为显著的促进了成骨相关细胞的附着、增殖和分化等功能表达及骨整合，由此，在涂层具有高耐蚀性的同时，还应在其表面涂覆可降解类Ca-P涂层，赋予其高的骨整合能力。

[0006] 上述联合“被动防御”及“自愈合”双重模式保护镁基体，并具备高骨整合能力的涂层结构设计理念及制备技术在现有研究中鲜有报道。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于针对现有镁合金表面涂层不能有效抑制镁合金在生理环境中过快降解这一问题，提供一种在镁合金表面制备具有“自愈合”功能的可降解活性涂层的制备方法。

[0008] 为达到上述目的，镁基表面具有自愈合功能的活性涂层，包括自基体表面向外依次设置的MgO涂层、F-MSNs@PLLA涂层和磷酸氢二钙，所述MgO涂层的厚度为:8μm～12μm,F-MSNs@PLLA涂层的厚度为6μm～10μm；磷酸氢二钙的厚度为10μm～12μm。MgO涂层中含有磷和钙，述MgO涂层中具有若干孔洞，所述孔洞被F-MSNs@PLLA涂层中的PLLA填充。

[0009] 镁基表面具有自愈合功能的活性涂层的制备方法，包括以下步骤：

[0010] 步骤1、镁及镁合金的微弧氧化：

[0011] 进行微弧氧化，微弧氧化参数设定为：微弧氧化电弧频率90Hz～110Hz，电源为正压400V～500V，占空比为0～26％。在微弧氧化过程中，将纯镁或者镁合金圆片作为阳极，不锈钢电解槽为阴极，电解液成分和浓度为：氢氧化钠(NaOH)0.1mol/L～0.2mol/L，氢氧化钙(Ca(OH)2)0.1mol/L～0.2mol/L，β甘油磷酸钠(β-Na2GP)0.01mol/L～0.03mol/L。制备过程中采用冷却系统控制微弧氧化电解液的温度在276K-278K。微弧氧化后得到涂覆有氧化镁涂层的试样，将制备好的试样经酒精和去离子水清洗后，放入干燥箱中备用。

[0012] 步骤2、在含磷和钙的多孔氧化镁涂层上用旋涂法制备F-MSNs@PLLA涂层：

[0013] 步骤2.1、介孔二氧化硅纳米球(MSNs)的制备

[0014] 将1.0g～2.0g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到450mL～550mL去离子水中,将1.5mol/L～2.5mol/L的氢氧化钠水溶液(3mL～5mL)引入CTAB溶液中,并将溶液温度调节至
343K，搅拌0.5h～1h后，在强磁搅拌条件下将5mL～6mL原硅酸四乙酯(TEOS)和4.5mL～
5.5mL乙酸乙酯(EA)倒入混合物中,反应一直持续到形成白色沉淀物为止；接着，依次过滤、洗涤、沉淀，并在333K的烘箱中干燥12h～18h；最后将合成后的产物在酸性2-丙醇溶液(2-丙醇体积为300mL～400mL，HCl体积为30～40mL)中回流3h～5h以除去CTAB，得到介孔二氧化硅纳米球(MSNs)。

[0015] 步骤2.2、氟掺杂MSNs(F-MSNs)制备

[0016] 首先，在氮气气氛下，0.5g-2g，MSNs对应100mL～150mL无水甲苯，将MSNs悬浮在100mL～150mL无水甲苯中,滴加2mL～4mL 1-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTES)后，将反应物在惰性环境中搅拌并回流12h～18h，温度为353K；然后，过滤反应物并用无水乙醇洗涤沉淀，将沉淀物在加入1g～2g FeCl3的1-丙醇溶液(120mL～160mL)中悬浮
5h～10h；最后，用水和乙醇过滤洗涤后，得到铁掺杂MSNs，将得到的铁掺杂MSNs转移到
150mL～200mL的氟化钠(NaF 1.3g～2.6g)溶液中，搅拌24h～48h后，使氟离子掺杂到MSNs中，然后过滤，用乙醇洗涤，并置于303K-373K，的烘箱中干燥，干燥后得到氟掺杂MSNs。

[0017] 步骤2.3、负载F-MSNs的聚乳酸涂层(F-MSNs@PLLA)制备

[0018] 将聚乳酸(PLLA)和F-MSNs以5:1～20:1(w/w)比例称重，然后，将F-MSNs分散在聚乙二醇中，F-MSNs和聚乙二醇的质量/体积比为1:5～1:10；并将PLLA溶解在氯仿中，以获得3％-5％(w/v)PLLA溶液；接着，将用聚乙二醇分散的F-MSNs加入到PLLA溶液中，震荡、混合均匀，得到含F-MSNs的PLLA溶液；随后，用移液枪吸取40μl～60μl含F-MSNs的PLLA溶液，以保证镁合金(r＝0.7mm)表面全部涂匀。在转速为3000rpm～5000rpm、时间为30s～50s的条件下，旋涂于步骤1得到的具有氧化镁涂层的试样表面，重复旋涂3～5次,以便使得微弧氧化孔洞完全被封住，得到具有F-MSNs@PLLA涂层和氧化镁涂层的镁合金样品。

[0019] 步骤3、在F-MSNs@PLLA涂层表面制备磷酸氢二钙(DCPD)涂层

[0020] 首先，将涂覆于镁合金表面的F-MSNs@PLLA涂层用紫外光辐照2h～4h，以促进DCPD异相成核，将辐照后的具有F-MSNs@PLLA涂层和氧化镁涂层的镁合金样品浸渍于过饱和的Ca(H2PO4)2H2O溶液中12h～24h，温度为293K～298K，即可在F-MSNs@PLLA涂层表面生成DCPD涂层。

[0021] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

[0022] 1)采用本发明制备的三层结构涂层，内层(与基体毗邻)为含有磷和钙且被PLLA封孔的MgO涂层，可阻挡体液浸渗到基体，抑制镁及镁合金降解，同时与基体具有良好的结合；中间层为负载F-MSNs的可降解PLLA，其中F-可以与基体降解产生的Mg2+反应生成较为稳定的MgF2相，封堵腐蚀发生部位，抑制腐蚀扩展，使涂层具备“自愈合”功能；外层为具有高骨整合效力的纳米片状DCPD涂层，可显著促进植体周围新骨形成，提升植体与宿主骨的早期固定。该三层结构涂层与基体之间无不连续界面，具有高的结合强度、良好的生物活性，并能在类体液中展现良好的“自愈合”能力，显著提升镁及镁合金在类体液中的耐蚀性。

[0023] 2)微弧氧化电解液成分简单，不含易分解成分，工艺稳定，制备三层涂层所用到的化学试剂，如NaOH，CaOH，APTES，TEOS等均无毒安全，对人体无副作用。

[0024] 3)采用微弧氧化方法制备的氧化镁涂层是原位生长，并且涂层上形成的孔洞可以与PLLA涂层形成机械铆合，提升结合强度；同时，经紫外活化后的PLLA涂层使DCPD其表面原位形核和生长，通过本发明技术所制备涂层/基体、层间均具有强的界面结合，在植入体内过程中不易剥落。

[0025] 4)发明所用的原料，例如NaOH，CaOH，APTES，TEOS等可直接在市场购买，易获得，且制备工序简单，工艺稳定，从而使得该工艺可用于大规模生产制备。

附图说明

[0026] 图1为实施例1中经过微弧氧化处理所制备含磷和钙多孔氧化镁涂层的表面形貌SEM照片；

[0027] 图2a为使用本发明制备介孔二氧化硅纳米球的形貌SEM照片；

[0028] 图2b为使用本发明制备介孔二氧化硅纳米球的能谱谱线；

[0029] 图3为使用本发明所制备的介孔二氧化硅纳米球的TEM明场像；

[0030] 图4a为使用本发明制备的F-掺杂介孔二氧化硅纳米球形貌SEM照片及能谱谱线；

[0031] 图4b为使用本发明制备的F-掺杂介孔二氧化硅纳米球的能谱谱线；

[0032] 图5为使用本发明所制备的F-MSNs的TEM明场像；

[0033] 图6为实施例1中旋涂法所制备的F-MSNs@PLLA涂层表面形貌SEM照片；

[0034] 图7为使用本发明所制备的DCPD涂层的表面形貌SEM照片；

[0035] 图8为实施例1所制备的MgO/F-MSNs@PLLA/DCPD三层结构涂层横截面SEM照片；

[0036] 图9为实施例2中旋涂法所制备的F-MSNs@PLLA涂层表面形貌SEM照片；

[0037] 图10为实施例2所制备的MgO/F-MSNs@PLLA/DCPD三层结构涂层横截面SEM照片；

[0038] 图11为实施例3中旋涂法所制备的F-MSNs@PLLA涂层表面形貌SEM照片；

[0039] 图12为实施例3所制备的MgO/F-MSNs@PLLA/DCPD三层结构涂层横截面SEM照片。

具体实施方式

[0040] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0041] 本发明中涂层的结构设计理念为：从“被动防御”和“自愈合”两方面入手设计了内层封孔MgO及中间层F-MSNs@PLLA，并利用“化学活化”理念设计了具有生物活性的DCPD表层，使涂层在具有强耐蚀性的同时，具有高骨整合能力；本发明中涂层制备方式有创新：涂层首先利用微弧氧化方式原位制备了多微孔MgO层，使其与基体具有强界面结合，其次利用PLLA负载F-MSNs并用旋涂方式在多微孔氧化镁表面制备F-MSNs@PLLA，利用微孔使MgO与F-MSNs@PLLA形成物理铆合作用，提升界面结合，最后通过紫外辐照活化方式，使DCPD能够在PLLA表面原位成核，因此通过本发明方式所制备涂层层间及涂层/基体间均具有良好的界面结合。

[0042] 参照图8，镁基表面具有自愈合功能的活性涂层，包括自基体表面向外依次设置的MgO涂层、F-MSNs@PLLA涂层和磷酸氢二钙，所述MgO涂层的厚度为:8μm～12μm,F-MSNs@PLLA涂层的厚度为6μm～10μm；磷酸氢二钙的厚度为10μm～12μm。MgO涂层中含有磷和钙，述MgO涂层中具有若干孔洞，所述孔洞被F-MSNs@PLLA涂层中的PLLA填充。

[0043] 本发明首先采用微弧氧化技术在镁或镁合金表层制备含磷和钙的多孔MgO涂层，即以含磷和钙的水溶液为电解液，采用脉冲电源在高电压下对镁或镁合金进行微弧氧化处理，然后用旋涂法在含磷和钙的多孔MgO涂层上旋涂一层F-MSNs@PLLA涂层，最后再用浸渍沉积法在表面得到具有高骨整合效力的DCPD涂层。

[0044] 实施例1

[0045] 镁基表面具有自愈合功能的活性涂层的制备方法，包括以下步骤：

[0046] 步骤1、进行微弧氧化，微弧氧化参数设定为：微弧氧化电弧频率100Hz，正压450V，占空比为26％。在微弧氧化过程中，纯镁或者镁合金圆片作为阳极，不锈钢电解槽为阴极，电解液成分和浓度为：NaOH 0.125mol/L，Ca(OH)2 0.0135mol/L，β-Na2GP 0.02mol/L。制备过程中采用冷却系统控制微弧氧化电解液温度在273K。将制备好的试样经酒精和去离子水清洗后，放入干燥箱中备用。得到含磷和钙的氧化镁涂层，其表面SEM照片参阅图1，从图1中可以看出在氧化镁涂层上会形成的致密的孔洞。

[0047] 步骤2、在含磷和钙的多孔氧化镁涂层上用旋涂法制备F-MSNs@PLLA涂层：

[0048] 步骤2.1、将1.0g CTAB加入到480mL去离子水中，得到CTAB溶液，将3.5mL浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液引入CTAB溶液中,调节CTAB为碱性,并温度调节至343K，搅拌半个小时后，在强磁搅拌下将5mL TEOS和5.5mL乙酸乙酯(EA)倒入碱性CTAB溶液中,反应一直持续到形成白色沉淀物为止；接着，依次过滤，洗涤沉淀，并在333K的烘箱中干燥过夜，得到以CTAB为模板胶束的MSNs；并在酸性2-丙醇(酸性2-丙醇的体积为340mL，HCl体积为34mL)中回流2小时以除去CTAB,得到介孔二氧化硅纳米球，其表面微观形貌和元素构成分别参阅图
2a和图3，图中可以看出二氧化硅纳米球表面的六方介孔，图2b为使用本发明制备介孔二氧化硅纳米球的能谱谱线。

[0049] 步骤2.2、制备F-MSNs。

[0050] 首先，在氮气气氛下，将MSNs悬浮在120mL无水甲苯中,滴加3mL APTES后，将反应物在惰性环境中搅拌并回流过夜，温度为353K；然后，过滤并用无水乙醇洗涤沉淀，将沉淀物在加入1.4g FeCl3的1-丙醇溶液(140mL)中悬浮6小时；最后，用水和乙醇过滤洗涤后，得到铁掺杂MSNs，将得到的铁掺杂MSNs转移到150mL含1.0g氟化钠的溶液中，搅拌1天后过滤，用乙醇洗涤过滤物，将过滤物在333K温度的烘箱中干燥，得到氟掺杂MSNs。其表面形貌和元素构成分别参阅图4和图5，可以看出样品表现出更粗糙的表面，并保持球形结构。

[0051] 步骤2.3、负载F-MSNs的聚乳酸涂层(F-MSNs@PLLA)制备

[0052] 将PLLA和F-MSNs以5:1(w/w)比例称重，然后，将F-MSNs分散在聚乙二醇中，以防止其团聚，F-MSNs和聚乙二醇的比例为1:10(w/v),将PLLA溶解在氯仿中，以获得3％(w/v)PLLA溶液，接着，将用聚乙二醇分散的F-MSNs加入到PLLA溶液中,得到含F-MSNs的PLLA溶液，震荡、混合均匀，随后，用移液枪吸取50μl含F-MSNs的PLLA溶液，在转速为5000rpm、时间为30s的条件下，旋涂于镁合金样品表面，重复旋涂3次。得到具有F-MSNs@PLLA涂层和氧化镁涂层的镁合金样品，其表面SEM照片参阅图6。

[0053] 步骤3、F-MSNs@PLLA涂层表面磷酸氢二钙(DCPD)涂层制备工艺

[0054] 首先，将涂覆于镁合金表面的F-MSNs@PLLA涂层用紫外光辐照2h，以促进DCPD异相成核，随后将辐照后的镁合金样品浸渍于过饱和的Ca(H2PO4)2H2O溶液中12小时，即可在F-MSNs@PLLA涂层表面生成DCPD涂层。其表面和横截面微观形貌照片分别参阅图7和图8。

[0055] 实施例2

[0056] 镁基表面具有自愈合功能的活性涂层的制备方法，包括以下步骤：

[0057] 步骤1、进行微弧氧化，微弧氧化参数设定为：微弧氧化电弧频率100Hz，正压450V，占空比为26％。在微弧氧化过程中，纯镁或者镁合金圆片作为阳极，不锈钢电解槽为阴极，电解液成分和浓度为：NaOH 0.125mol/L，Ca(OH)2 0.0135mol/L，β-Na2GP 0.02mol/L。制备过程中采用冷却系统控制微弧氧化电解液温度在273K。将制备好的试样经酒精和去离子水清洗后，放入干燥箱中备用。得到含磷和钙的氧化镁涂层，其表面SEM照片参阅图1，从图1中可以看出在氧化镁涂层上会形成的致密的孔洞。

[0058] 步骤2、在含磷和钙的多孔氧化镁涂层上用旋涂法制备F-MSNs@PLLA涂层：

[0059] 步骤2.1、将1.0g CTAB加入到480mL去离子水中，得到CTAB溶液，将3.5mL浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液引入CTAB溶液中,调节CTAB为碱性,并温度调节至343K，搅拌半个小时后，在强磁搅拌下将5mLTEOS和5.5mL乙酸乙酯(EA)倒入碱性CTAB溶液中,反应一直持续到形成白色沉淀物为止；接着，依次过滤，洗涤沉淀，并在333K的烘箱中干燥过夜，得到以CTAB为模板胶束的MSNs；并在酸性2-丙醇(酸性2-丙醇的体积为340mL，HCl体积为34mL)中回流2小时以除去CTAB,得到介孔二氧化硅纳米球，其表面微观形貌和元素构成分别参阅图
2a和图3，图中可以看出二氧化硅纳米球表面有许多介孔。

[0060] 步骤2.2、制备F-MSNs。

[0061] 首先，在氮气气氛下，将MSNs悬浮在120mL无水甲苯中,滴加3mL APTES后，将反应物在惰性环境中搅拌并回流过夜，温度为353K；然后，过滤并用无水乙醇洗涤沉淀，将沉淀物在加入1.4g FeCl3的1-丙醇溶液(140mL)中悬浮6小时；最后，用水和乙醇过滤洗涤后，得到铁掺杂MSNs，将得到的铁掺杂MSNs转移到150mL含1.0g氟化钠的溶液中，搅拌1天后过滤，用乙醇洗涤过滤物，将过滤物在333K温度的烘箱中干燥，得到氟掺杂MSNs。其表面形貌和元素构成分别参阅图4a和图5，可以看出样品表现出更粗糙的表面，并保持球形结构，图4b为使用本发明制备的F-掺杂介孔二氧化硅纳米球的能谱谱线。

[0062] 步骤2.3、负载F-MSNs的聚乳酸涂层(F-MSNs@PLLA)制备

[0063] 将PLLA和F-MSNs以10:1(w/w)比例称重，然后，将F-MSNs分散在聚乙二醇中，以防止其团聚，F-MSNs和聚乙二醇的比例为1:10(w/v),将PLLA溶解在氯仿中，以获得3％(w/v)PLLA溶液，接着，将用聚乙二醇分散的F-MSNs加入到PLLA溶液中,得到含F-MSNs的PLLA溶液，震荡、混合均匀，随后，用移液枪吸取50μl含F-MSNs的PLLA溶液，在转速为4000rpm、时间为20s的条件下，旋涂于镁合金样品表面，重复旋涂4次。得到具有F-MSNs@PLLA涂层和氧化镁涂层的镁合金样品，其表面SEM照片参阅图9。

[0064] 步骤3、F-MSNs@PLLA涂层表面磷酸氢二钙(DCPD)涂层制备工艺

[0065] 首先，将涂覆于镁合金表面的F-MSNs@PLLA涂层用紫外光辐照1.5h，以促进DCPD异相成核，随后将辐照后的镁合金样品浸渍于过饱和的Ca(H2PO4)2H2O溶液中9小时，即可在F-MSNs@PLLA涂层表面生成DCPD涂层。其横截面微观形貌照片参阅图10。

[0066] 实施例3

[0067] 镁基表面具有自愈合功能的活性涂层的制备方法，包括以下步骤：

[0068] 步骤1、进行微弧氧化，微弧氧化参数设定为：微弧氧化电弧频率100Hz，正压450V，占空比为26％。在微弧氧化过程中，纯镁或者镁合金圆片作为阳极，不锈钢电解槽为阴极，电解液成分和浓度为：NaOH 0.125mol/L，Ca(OH)2 0.0135mol/L，β-Na2GP 0.02mol/L。制备过程中采用冷却系统控制微弧氧化电解液温度在273K。将制备好的试样经酒精和去离子水清洗后，放入干燥箱中备用。得到含磷和钙的氧化镁涂层，其表面SEM照片参阅图1，从图1中可以看出在氧化镁涂层上会形成的致密的孔洞。

[0069] 步骤2、在含磷和钙的多孔氧化镁涂层上用旋涂法制备F-MSNs@PLLA涂层：

[0070] 步骤2.1、将1.0g CTAB加入到480mL去离子水中，得到CTAB溶液，将3.5mL浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液引入CTAB溶液中,调节CTAB为碱性,并温度调节至343K，搅拌半个小时后，在强磁搅拌下将5mLTEOS和5.5mL乙酸乙酯(EA)倒入碱性CTAB溶液中,反应一直持续到形成白色沉淀物为止；接着，依次过滤，洗涤沉淀，并在333K的烘箱中干燥过夜，得到以CTAB为模板胶束的MSNs；并在酸性2-丙醇(酸性2-丙醇的体积为340mL，HCl体积为34mL)中回流2小时以除去CTAB,得到介孔二氧化硅纳米球，其表面微观形貌和元素构成分别参阅图
2a和图3，图中可以看出二氧化硅纳米球表面有许多介孔。

[0071] 步骤2.2、制备F-MSNs。

[0072] 首先，在氮气气氛下，将MSNs悬浮在120mL无水甲苯中,滴加3mL APTES后，将反应物在惰性环境中搅拌并回流过夜，温度为353K；然后，过滤并用无水乙醇洗涤沉淀，将沉淀物在加入1.4g FeCl3的1-丙醇溶液(140mL)中悬浮6小时；最后，用水和乙醇过滤洗涤后，得到铁掺杂MSNs，将得到的铁掺杂MSNs转移到150mL含1.0g氟化钠的溶液中，搅拌1天后过滤，用乙醇洗涤过滤物，将过滤物在333K温度的烘箱中干燥，得到氟掺杂MSNs。其表面形貌和元素构成分别参阅图4和图5，可以看出样品表现出更粗糙的表面，并保持球形结构。

[0073] 步骤2.3、负载F-MSNs的聚乳酸涂层(F-MSNs@PLLA)制备

[0074] 将PLLA和F-MSNs以20:1(w/w)比例称重，然后，将F-MSNs分散在聚乙二醇中，以防止其团聚，F-MSNs和聚乙二醇的比例为1:10(w/v),将PLLA溶解在氯仿中，以获得3％(w/v)PLLA溶液，接着，将用聚乙二醇分散的F-MSNs加入到PLLA溶液中,得到含F-MSNs的PLLA溶液，震荡、混合均匀，随后，用移液枪吸取50μl含F-MSNs的PLLA溶液，在转速为3000rpm、时间为10s的条件下，旋涂于镁合金样品表面，重复旋涂5次。得到具有F-MSNs@PLLA涂层和氧化镁涂层的镁合金样品，其表面SEM照片参阅图11。

[0075] 步骤3、F-MSNs@PLLA涂层表面磷酸氢二钙(DCPD)涂层制备工艺

[0076] 首先，将涂覆于镁合金表面的F-MSNs@PLLA涂层用紫外光辐照1h，以促进DCPD异相成核，随后将辐照后的镁合金样品浸渍于过饱和的Ca(H2PO4)2H2O溶液中6小时，即可在F-MSNs@PLLA涂层表面生成DCPD涂层。其横截面微观形貌照片参阅图12。

[0077] 实施例可以例举许多，限于篇幅，这里不一一列出，总之，在本发明提供的范围内，利用微弧氧化，旋涂和浸渍沉积复合工艺处理后，在镁或镁合金表面能够得到三层结构涂层：内层为含有磷和钙且被PLLA封孔的MgO层，可阻挡体液浸渗到基体，抑制镁及镁合金降解，同时与基体具有良好的结合；中间层为负载F-MSNs的可降解PLLA，其中F-可以与降解产2+
生的Mg 反应生成较为稳定的MgF2相，封堵腐蚀发生部位，抑制腐蚀扩展，使涂层具备“自愈合”功能；外层为具有高骨整合效力的纳米片状DCPD。该复合涂层具有高的结合强度、良好的生物活性，且由于其在类体液中展现良好的“自愈合”能力，从而能够显著提升镁及镁合金在类体液中的耐蚀能力。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。