镁合金腐蚀研究进展(36)—DNA诱导Ca-P涂层的性能研究

    脱氧核糖核酸(DNA)除了作为遗传物质以外，其独特的双螺旋结构，丰富的磷酸基团，可程序化组装以及良好的生物相容性等特性，逐渐引起研究者的关注。我们先前的研究[1]发现， DNA和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)可以通过层层组装的方式在镁合金表面制备相对致密的(PVP/DNA)n涂层。虽然涂层相对较薄，耐蚀的效果也不如预期。但是，DNA确实在成膜过程中发挥了积极的作用。该涂层在浸泡模拟体液中还表现出良好的类生物矿化效果。

    为了进一步探究DNA在成膜过程的作用，我们在14 mmol‧L^-1 Ca(NO₃)₂·4H₂O、8.4 m mol‧L^-1NaH₂PO₄·2H₂O和4 mmol‧L^-1 NaHCO₃的基础上添加了1g‧L^-1 DNA，通过水热法在AZ31镁合金表面制备了DNA 诱导的Ca-P涂层。

    研究表明，DNA诱导的Ca-P涂层的主要成分为CDHA（缺钙型羟基磷灰石）、TCP（磷酸三钙）和DCPA（磷酸氢钙），涂层的耐蚀性也有了一定的提高。而且加入DNA不仅细化了涂层晶粒，而且也增强了涂层与基体的结合力。与课题组前期工作【1】比较发现，DNA比EDTA具有更好的诱导Ca-P 涂层的形成能力。

图1 (c、d)添加和(a、b)不添加DNA诱导的Ca-P涂层的微观形貌

图2 未添加和添加DNA的Ca-P 涂层样品的FTIR和 XRD 图谱：左图 (a)未添加、(b)添加；右图(a)AZ31、(b)未添加、(c)添加

图3 (a)未添加和(b)添加DNA的Ca-P 涂层样品的结合力测试结果

图4 (a) AZ31镁合金基体，(b) Ca-P涂层和(c) DNA-induced Ca-P涂层样品在Hank’s溶液里的极化曲线

图5 DNA诱导Ca-P涂层的成膜机理图

     该项工作"Corrosion resistance of bioinspired DNA-induced Ca–P coating on biodegradable magnesium alloy"（7, 2019: 144-154）发表在《Journal of Magnesium and alloys》2019年第1期，作为封面论文（Cover article）。第一作者为研究生刘萍，通讯作者为曾荣昌教授、崔蓝月。

链接：

镁合金腐蚀研究进展(26)—镁合金表面层层组装DNA涂层耐蚀性能

镁合金腐蚀研究进展系列

【1】Cui L.Y., Wei G.B., Zeng R.C., Li S.Q., Zou Y.H., Han E.H. Bioact. Mater., 3 (2018), pp. 245-249