镁合金具有良好的力学性能和可生物降解性能,在可降解血管支架材料领域具有巨大的应用潜力,是目前心血管支架材料的研究热点。但是,镁合金在生理环境中的快速降解和较差的生物相容性仍然是其应用的瓶颈。由于镁合金的耐蚀性能和生物相容性都与其表面性质密切相关,因此,通过表面改性提高镁合金的耐蚀性能和生物相容性对镁合金的临床应用具有十分重要的意义。本课题以AZ31B镁合金为研究对象,首先研究了四种化学处理工艺对镁合金耐蚀性和生物相容性的影响,筛选出最优的镁合金表面钝化层的制备方法,在此基础上研究了螯合锌离子的聚多巴胺仿生涂层对镁合金耐蚀性能和生物相容性的影响;进一步地,合成具有良好生物相容性的肝素功能化的聚乙二醇、催化释放NO以及催化释放CO的高分子材料对镁合金进行表面功能化,并详细研究了不同改性涂层的物理化学性能、耐蚀性能和生物相容性,得到如下结论:(1)分别采用氢氧化钠、氢氟酸、磷酸和植酸对镁合金进行表面化学处理,获得了四种化学转化涂层。研究发现,氢氟酸处理增加了镁合金的疏水性,而其它化学转化层能够显著增强镁合金的亲水性。在所有的化学转化处理工艺中,氢氧化钠处理(碱热处理)后的镁合金具有最优的耐蚀性能,并且能Tamoxifen作用够在增加白蛋白粘附的同时减少纤维蛋白原的粘附,因而具有最优的抗凝血性能。尽管氢氟酸处理后样品表面内皮细胞的粘附数量最多,但是碱热处理后的镁合金具有最好的内皮细胞增殖性能。(2)在碱热处理的基础上,制备了三种含锌离子的聚多巴胺涂层(PDA-Zn~(2+)),显著提高了镁合金的亲水性能。电化学测试结果显示,改性后样品的腐蚀电流密度下降了一个数量级,在SBF中浸泡14天后依然能够保持涂层的完整性,并且浸泡溶液的p H值上升缓慢。同时,改性后的涂层表面可以促进白蛋白的吸附,从而提高材料的抗凝血性能。由于锌离子的持续释放,PDA-Zn~(2+)改性后的镁合金不仅能够促进内皮细胞的粘附和增殖,还能促进内皮细胞一氧化氮(NO)和内皮细胞生长因子(VEGF)的上调表达。(3)合成了6-臂聚乙二醇(PEG)和肝素(Hep)的共聚物(PEG-Hep),并通过静电相互作用将其固定在壳聚糖(Chi)修饰的镁合金表面。结果表明,PEG-Hep改性后镁合金显示出优异的亲水性,所制备的涂层不仅可以显著提高腐蚀电位,降低腐蚀电流和浸泡过程中浸泡溶液的p H值变化,而且在模拟体液(SBF)中浸泡14天后,可以保持相对完整的表面形态,证明该涂层可以显著提高镁合金的耐腐蚀性。此外,根据生物相容性的测试结果,PEG-Hep涂层改性的镁合金表现出优异的血液相容性以及良好的促内皮细胞粘附和增殖的能力。(4)在合成PEG-Hep的基础上,引入可催化体内NO供体释放NO的硒代胱胺分子,合成了一种具有优异抗生物污染性能和抗凝血性的高分子材料,并固定在PDA-Zn~(2+)改性的镁合金表面,构建可催化释放NO的生物活性表面submicroscopic P falciparum infections。结果表明,改性后的镁合金不仅具有优异的亲水性能(水接触角从64.3°降为6.9°),也具有良好的耐蚀性能,腐蚀电位和年腐蚀深度分别是-1.4899 V和0.01 mm/y,腐蚀电流密度降低了四个数量级。同时,改性后的样品拥有最高的白蛋白吸附量和最低的纤维蛋白原吸附量,以及优异的催Liraglutide小鼠化释放NO的能力,固定在镁合金表面显著提高了血液相容性和促内皮细胞生长性能。在催化释放NO的情况下,材料的血液相容性和促内皮细胞生长性能进一步显著提高。(5)为了获得催化释放CO的生物活性表面,首先制备了羧甲基壳聚糖(CS)功能化的氧化石墨烯(GOCS),并进一步引入CO释放分子(CORM-401)获得可催化释放CO的高分子材料(GOCS-CO),最后将GOCS-CO固定在碱热处理及PDA-Zn~(2+)改性的镁合金表面,构建了一种可催化释放CO的生物活性表面。结果表明,改性后样品的腐蚀电流密度从2.04×10~(-6)A·cm~(-2)降为5.14×10~(-8)A·cm~(-2),而极化电阻从11799Ω·cm~2增加到53472Ω·cm~2,显著提高了镁合金的耐蚀性能。同时,改性后的涂层不仅具有优异的亲水性,还能降低纤维蛋白原的吸附和减少血小板的粘附、激活、聚集以及溶血率。在半胱氨酸催化释放CO的情况下,内皮细胞在改性后的材料表面具有更好的粘附和增殖性能,VEGF和NO的释放量也从37 ng/L和1.4μM/L分别增加到179 ng/L和17.3μM/L,表明改性材料具有良好的促内皮再生功能。(6)在镁合金表面制备不同比例的PEG-Hep-Se CA和GOCS-CO的复合涂层,获得催化释放NO及CO的生物活性复合涂层。结果表明,复合涂层对提高镁合金在SBF中的耐蚀性效果显著,可以有效延长镁合金的降解时间。改性后的样品水接触角显著降低,在催化释放NO及CO的情况下,复合涂层可以显著抑制纤维蛋白原和血小板的粘附,降低溶血率,显著改善镁合金的血液相容性。同时,复合涂层对促进内皮细胞的粘附增殖具有协同效应,具有良好的细胞相容性。综上所述,本课题在镁合金表面制备了多种生物活性仿生涂层,能够同时提高镁合金的耐蚀性、血液相容性以及促内皮细胞生长性能,为镁合金在血液接触材料方面(如,血管支架)的应用奠定了坚实的基础,具有良好的应用前景。