不同结构氧化钛薄膜的表面活化及其对生物相容性的影响

论文摘要

本文采用非平衡磁控溅射沉积技术制备了具有不同晶体结构的Ti-O薄膜,对所得Ti-O薄膜运用碱活化处理、酸活化处理、NH3等离子浸没注入活化处理等3种方法进行表面处理,期望在材料表面获得羟基和氨基活性基团。运用X射线衍射（XRD）研究了薄膜的表面晶体结构;利用傅里叶红外技术（FTIR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量、方块电阻测量等手段对活化处理前后样品表面的进行表征;并对活化前后样品进行了体外人脐静脉血管内皮细胞（HUVEC）培养、血小板黏附实验及LDH实验评价了活化处理对薄膜表面细胞相容性和血液相容性的影响。此外,本文对氧化钛薄膜表面活化机理进行了探讨。结果表明,运用以上方法可以在锐钛矿型以及金红石与锐钛矿的混晶结构Ti-O薄膜表面形成活性基团,并可长期稳定存在于薄膜表面;相比于金红石型与不饱和Ti-O薄膜,混晶结构和锐钛矿型具有较好的羟基活化能力;活化处理后,Ti-O薄膜表面接触角减小,薄膜表面亲水性提高;SEM结果显示处理前后表面形貌变化不大;生物相容性实验表明,活化处理后样品表面细胞生长数目多于活化前样品,血小板黏附数量少于活化前样品,分析认为表面活性基团的存在有利于提高Ti-O薄膜材料的生物相容性。本文认为,Ti-O薄膜表面酸性羟基的存在是使其表面活化得到碱性羟基的前提;另外,材料的表面形貌、晶体结构等表面性质也会影响其活性化能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 生物医用材料概述
• 1.2 生物医用材料的抗凝血性能研究
• 1.2.1 生物医用材料的抗凝血机理
• 1.2.2 生物医用材料的抗凝血研究进展
• 1.3 生物材料表面内皮化研究
• 1.3.1 血管内皮细胞的作用及其黏附过程
• 1.3.2 生物材料表面内皮化研究现状
• 1.4 生物材料表面活化的国内外研究现状
• 1.4.1 生物材料表面生物活化基团形成的研究现状
• 2表面生物活性基团的构建'>1.4.2 Ti金属及TiO₂表面生物活性基团的构建
• 1.5 本论文的研究目的及意义
• 1.6 本论文的研究内容及研究路线
• 1.6.1 本论文的研究内容
• 1.6.2 本论文的研究路线
• 第2章 氧化钛薄膜材料的制备与表征
• 2.1 非平衡磁控溅射原理
• 2.2 氧化钛薄膜材料的制备工艺
• 2.3 氧化钛薄膜的表征
• 2.3.1 薄膜的厚度
• 2.3.2 XRD结果讨论
• 2.3.3 X射线光电子能谱（XPS）
• 2.3.4 扫描电子显微镜（SEM）结果
• 2.3.5 膜基结合力结果
• 2.3.6 小结
• 第3章 氧化钛薄膜表面的活化处理与表征
• 3.1 活化处理方法及其原理
• 3.1.1 化学处理及其原理
• 3.1.2 等离子注入处理及其原理
• 3.2 活化处理
• 3.2.1 处理过程中样品的耐腐蚀性
• 3.2.2 碱处理工艺
• 3.2.3 酸活化处理工艺
• 3等离子注入活化处理工艺'>3.2.4 NH₃等离子注入活化处理工艺
• 3.3 活化处理前后样品的表征
• 3.3.1 FTIR结果分析
• 3.3.2 XPS结果分析
• 3.3.3 接触角结果
• 3.3.4 表面形貌结果（SEM）
• 3.3.5 方块电阻结果
• 3.4 羟基基团的稳定性研究
• 3.4.1 红外光谱分析
• 3.4.2 接触角分析
• 3.5 小结
• 第4章 氧化钛薄膜表面活化对生物相容性的影响
• 4.1 原代人脐静脉内皮细胞体外培养试验
• 4.1.1 实验原理
• 4.1.2 所用仪器及试剂
• 4.1.3 实验过程
• 4.1.4 实验结果与分析
• 4.2 血小板黏附实验
• 4.2.1 实验原理
• 4.2.2 实验过程
• 4.2.3 实验结果分析
• 4.3 血小板黏附数量LDH定量实验
• 4.3.1 实验原理
• 4.3.2 实验步骤
• 4.3.3 实验结果及分析
• 4.4 小结
• 第5章 氧化钛表面获得功能性基团的机理探讨
• 5.1 晶体结构的影响分析
• 5.2 薄膜表面形貌的影响
• 5.3 表面结构的影响
• 5.4 紫外光条件对材料表面获得-OH基团的影响
• 5.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的文章