幾種無機材料表面微溝槽的制備及其生物相容性研究.pdf

1、對于生物材料而言，單一材料很難兼具功能性和生物相容性，因此對生物材料表面改性就成為研究者的重點之一。材料表面的微圖形化因為對細胞的黏附、增殖、運動等多種細胞行為都具有不同程度的影響，已成為生物材料表面改性的一個研究熱點。 本文利用光刻技術(shù)、濕法刻蝕技術(shù)結(jié)合非平衡磁控濺射和剝離技術(shù)制備了一系列Si-Si、SiO2-SiO2、SiO2-Si、TiO2-TiO2、TiO2-SiO2和Si-N-O表面微圖形。采用掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡和臺

2、階儀對微圖形表面形貌進行檢測，采用X射線能譜儀檢測了微圖形表面的元素分布，采用X射線衍射儀(XRD)對制備的TiO2薄膜晶型結(jié)構(gòu)進行表征，運用X射線光電子能譜儀(XPS)對Si-N-O薄膜表面的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)進行表征。采用接觸角測試儀評價材料表面的親疏水性。通過在樣品表面進行血小板和內(nèi)皮細胞培養(yǎng)實驗，對材料的血液相容性和細胞相容性進行評價。 實驗表明，結(jié)合上述技術(shù)制備的微圖形樣品均為規(guī)則的條紋狀溝槽微圖形。Si-Si、SiO2-

3、SiO2、SiO2-Si、TiO2-TiO2和TiO2-SiO2溝槽寬度均為15μm，槽深范圍為0．4±0．1μm；同種材質(zhì)圖形成分均一，間隔圖形脊溝區(qū)域成分差異明顯。二氧化鈦薄膜為銳鈦礦型結(jié)構(gòu)并存在極少量金紅石型結(jié)構(gòu)。Si-N-O表面微圖形溝槽寬度分別為20μm、30μm、40μm，槽深分別為2μm、4μm。氮氣流量為5sccm薄膜樣品主要是以無機Si、Si3N4和SiOx(x≤2)三種結(jié)構(gòu)存在，而氮氣流量為20sccm薄膜樣品主要是

4、以Si3N4和SiOx(x≤2)兩種結(jié)構(gòu)存在。 Si基和SiO2基圖形樣品的接觸角小于平面樣品，而TiO2基樣品接觸角大于其平面樣品。對于Si-N-O薄膜表面微圖形樣品，氮氣流量為5sccm的樣品表面接觸角小于氮氣流量為20sccm的樣品。圖形樣品的接觸角小于平面樣品的接觸角。 血小板粘附實驗結(jié)果表明TiO2-SiO2微圖形的抗凝血性能優(yōu)于Si-Si、SiO2-SiO2、SiO2-Si、TiO2-TiO2微圖形。對于S

5、i-N-O微圖形樣品，不同工藝樣品間血液相容性差異性不明顯。內(nèi)皮細胞培養(yǎng)實驗顯示，TiO2基樣品比Si基和SiO2基樣品更能促進內(nèi)皮細胞在材料表面粘附。對于Si-N-O微圖形樣品，圖形樣品對內(nèi)皮細胞的增殖和活性具有促進作用。氮氣流量為5sccm樣品表面內(nèi)皮細胞數(shù)量多于氮氣流量為20sccm樣品表面。 通過對Si-N-O薄膜表面微圖形樣品表面內(nèi)皮細胞形態(tài)的定量統(tǒng)計分析，表明微圖形對內(nèi)皮細胞的形態(tài)具有限制作用，溝槽狀圖形引導(dǎo)內(nèi)皮細胞