Corrosion control of biodegradable Mg alloys by osteoclast responsive carbonate apatite coatings

破骨细胞响应碳酸盐磷灰石涂层控制可生物降解镁合金的腐蚀

• 批准号: 22H01798
• 负责人: 廣本 祥子
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01798/
• 关键词: マグネシウム合金; 炭酸アパタイト被膜; 腐食; 骨置換; 生体材料; 生体用マグネシウム; 炭酸アパタイト; 水酸アパタイト; 炭酸含有率; インピーダンス; XPS; 生体吸収性被膜

基材に純Mgを用い、アパタイト被覆溶液中の炭酸塩濃度を変化させて炭酸アパタイト（CAp）被覆を行った。X線回折（XRD）およびX線光電子分光法（XPS）により被膜の炭酸含有率を導出し、水酸アパタイト（HAp）被膜にも約2wt%の炭酸が含まれていること、CAp被膜中の炭酸含有率を11wt%から17wt%の範囲で制御できたことを明らかにした。また、XRD測定によるアパタイト002面回折ピークの位置から求めた炭酸含有率がXPSによる定性・定量分析により求めた炭酸含有率と良い一致を示すことを明らかにした。これにより、CAp被膜作製後の炭酸含有率の導出を簡便に行うことができるようになった。また、被膜の断面電子顕微鏡（SEM）観察より、HAp被膜の厚さが2.2 umであり、炭酸含有率17wt%のCAp被膜の厚さは1.2 umと、炭酸含有率の増加に伴い被膜の厚さが減少することがわかった。HApおよび様々な炭酸含有率のCAp被覆純Mgについて生理食塩水中でインピーダンス試験を行い、等価回路を用いた解析により被膜抵抗（Rf）および被膜欠陥部での電荷移動抵抗（Rct）を求めた。未被覆材に比較し、HApおよびCAp被覆で純Mgの耐食性が1000倍向上した。RpおよびRctともHAp被覆材よりもCAp被覆材の方が高い傾向を示した。単位被膜厚さ当たりのRp（Rp/L）を求めたところ、炭酸含有率の増加に伴いRp/Lが増加した。これより、炭酸含有率の増加に伴い被膜が緻密になったと考えられる。また、CAp被膜の炭酸含有率で、CAp被覆純Mgの耐食性を制御できることがわかった。

将纯MG用作底物，磷灰石涂层溶液中的碳酸盐浓度更改为涂层磷灰石碳酸盐（CAP）。涂层的碳酸含量是通过X射线衍射（XRD）和X射线光电子光谱（XPS）得出的，表明羟基磷灰石（HAP）涂层还含有大约2 wt％的碳酸含量，并且在帽涂层中的碳酸含量可以控制在Capbonic coating中的含量为11 wt f范围为17 Wt％。还发现，通过XRD测量，从磷灰石002表面衍射峰的位置确定的碳酸含量表明，与使用XPS的定性和定量分析确定的碳酸含量良好一致。这使得以简单的方式产生盖涂层后，可以得出碳酸含量。此外，对涂层的横截面电子显微镜（SEM）观察表明，HAP涂层的厚度为2.2 um，碳酸含量为17 wt％的帽涂层的厚度为1.2 um，从而减少了碳酸含量增加的涂层的厚度。在生理盐水中对具有各种碳酸含量的HAP和帽涂层的纯MG进行了阻抗测试，并在涂层缺陷处的涂层抗性（RF）和电荷转移电阻（RCT）通过使用等效电路分析确定。与未涂层的材料相比，HAP和盖涂层提高了纯Mg的耐腐蚀性1000倍。 RP和RCT均表现出比HAP涂层更高的盖涂层趋势。当确定每单位涂层厚度的RP（RP/L）时，RP/L随着碳酸含量的增加而增加。这表明随着碳酸含量的增加，涂层变得更加致密。还发现，纯MG涂层帽的耐腐蚀性可以通过盖涂层的碳酸含量来控制。

项目成果

Formation and corrosion behavior of calcium phosphate coating layers on ZK60 alloy coated at various pH conditions by chemical conversion method

• DOI: 10.1016/j.surfcoat.2022.128639
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: Surface and Coatings Technology
• 影响因子: 5.4
• 作者: Le Thi Trang;Cao Quang Nguyen;S. Hiromoto;O. Minho;E. Kobayashi

Short- and long-term corrosion behavior of carbonate apatite-coated Mg-4mass% Y-3mass% RE alloy in cell culture medium

• DOI: 10.1016/j.corsci.2022.110222
• 发表时间: 2022-03-11
• 期刊: CORROSION SCIENCE
• 影响因子: 8.3
• 作者: Hiromoto, Sachiko;Itoh, Sayaka;Akashi, Takaya
• 通讯作者: Akashi, Takaya