氧化鉭薄膜材料的制備及其生物化研究.pdf

1、生物材料僅在表面的幾個(gè)原子層的范圍內(nèi)與生物體發(fā)生作用,材料表面的成分與結(jié)構(gòu)、表面形貌、親疏水性、荷電性、表面能等物理化學(xué)狀態(tài)決定著材料的抗凝血性能。因此尋找一種無(wú)機(jī)生物材料并對(duì)其進(jìn)行生物化表面改性,是有效改善和提高與血液直接接觸的一類生物材料的抗凝血性能的重要途徑之一。
　　 鉭系材料生物無(wú)毒性,鉭及其氧化物薄膜在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)有了一定的研究和應(yīng)用,如人造骨、血管支架等。通過(guò)調(diào)整氧化鉭的制備工藝,薄膜具有較寬的表面性質(zhì)調(diào)節(jié)范圍

2、,在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行生物化表面改性,用于研究材料學(xué)因素與材料表面抗凝血性能的關(guān)系。
　　 本論文采用脈沖非平衡磁控濺射沉積技術(shù)制備了不同結(jié)構(gòu)、成分、物理性質(zhì)和機(jī)械性能的氧化鉭薄膜,重點(diǎn)研究了反應(yīng)氣體(O2)與工作氣體(Ar)的流量比(O2:Ar)的變化對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　 為了在表面獲得羥基官能團(tuán),對(duì)氧化鉭薄膜進(jìn)行高頻低壓等離子體氫化處理,并采用紫外輻照的方法在薄膜表面產(chǎn)生更多的羥基官能團(tuán),最后通過(guò)硅烷偶聯(lián)固定

3、白蛋白(BSA)的方法,使薄膜具有良好的抗凝血性能的材料表面。使用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)、傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)、接觸角測(cè)試儀、掃描電子顯微鏡(SEM)等方法對(duì)表面改性前后的氧化鉭薄膜進(jìn)行分析和表征,通過(guò)體外血小板粘附實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)改性前后的氧化鉭薄膜材料進(jìn)行抗凝血性能及生物相容性評(píng)價(jià)。
　　 研究結(jié)果表明:脈沖非平衡磁控濺射技術(shù)沉積的氧化鉭薄膜為非晶態(tài),經(jīng)高真空800℃、60min

4、退火后,轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)晶態(tài)的氧化鉭薄膜,薄膜表面與水的接觸角介于82-90℃之間,具有一定的疏水性。綜合考慮薄膜的表面狀態(tài)、物理及機(jī)械性能,優(yōu)化出O2:Ar流量比為0.2的氧化鉭薄膜進(jìn)行表面生物分子固定。
　　 等離子體氫化處理導(dǎo)致氧化鉭薄膜表面粗糙度增大、疏水性增加。FTIR及薄膜表面與水的接觸角結(jié)果分析表明,等離子體氫化后用紫外輻照處理的薄膜表面具有一定數(shù)量的羥基(OH),并顯著提高了薄膜表面的親水性。XPS結(jié)果表明,硅烷偶聯(lián)接

5、枝白蛋白處理后的薄膜表面固定了一定量的白蛋白。
　　 體外血小板粘附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:高頻低壓等離子體氫化表面改性對(duì)改善氧化鉭薄膜的抗凝血性能沒(méi)有積極貢獻(xiàn)；紫外輻照2h后,氧化鉭薄膜的抗凝血性能有所提高；表面硅烷偶聯(lián)固定白蛋白以后,氧化鉭薄膜的血液相容性具有一定程度的改善。
　　 初步動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在鈦金屬基體上沉積氧化鉭薄膜,并通過(guò)硅烷偶聯(lián)固定白蛋白后,樣品表現(xiàn)出優(yōu)良的生物相容性；高頻低壓等離子體氫化處理對(duì)氧化鉭薄