Development of corrosion protection coatings of biomedical Mg alloys showing cell adhesion changing with time

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02449
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: HIROMOTO Sachiko 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (00343880)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山崎 智彦 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (50419264)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マグネシウム / 水酸アパタイト被膜 / ポリマー / 自己修復 / 耐傷性 / 生体材料

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study was to develop polymer-modified hydroxyapatite (HAp) coatings that prevent corrosion from surface damage caused by deformation and wear during surgical implantation of Mg alloy stents and plates & screws. Rapid strain electrode tests, electrochemical indentation tests and cell culture tests were performed on HAp-coated AZ31 alloys modified with neutral and anionic polymers. Polyethylene glycol and polyvinyl alcohol were used as neutral polymers and polyacrylate and sodium alginate as anionic polymers. For damage resistance and coating repair of HAp coatings, the anionic polymers were more effective than the neutral polymers in reducing HAp coating damage and repairing the coating, but the anionic polymers were found to have biocompatibility issues. The neutral polymers were found to be effective for biocompatibility and damage resistance and self-healing properties of HAp coatings.

Free Research Field

腐食防食

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体用Mg合金の実用化には、腐食制御および生体適合性向上のための表面被覆が不可欠である。一方、埋入手術時に手術器具や材料変形による表面損傷は避けられない。基材Mg合金よりも脆性なセラミックス被膜の一種である水酸アパタイト被膜において、ポリエチレングリコールのような親水性ポリマー修飾により被膜の損傷き裂からの腐食抑制が可能であることを示した本研究成果は、様々なポリマーとセラミックスの複合被膜へ応用できる。構造材料としてのMg合金も耐食被膜は不可欠であることから、ポリマー複合化によりセラミックス被膜の耐傷性向上が可能であることを示した本成果は、表面被覆Mg合金の材料信頼性向上に貢献するものである。