類碳薄膜成分結(jié)構(gòu)與生物相容性研究.pdf

1、人工關(guān)節(jié)置換術(shù)是治療關(guān)節(jié)疾病最直接有效的方式。其中，金屬對(duì)金屬人工關(guān)節(jié)由于具有良好的耐磨性，以及允許使用大尺寸股骨頭的特殊優(yōu)勢(shì)，非常適合年輕患者和活動(dòng)量較大的患者。但是，金屬對(duì)金屬人工關(guān)節(jié)在服役過程中產(chǎn)生的磨屑和金屬離子會(huì)引起骨溶解和無菌性松動(dòng)，大大降低關(guān)節(jié)的使用壽命。因此，大量研究致力于降低金屬對(duì)金屬人工關(guān)節(jié)的磨損和毒性。
　　類金剛石薄膜是一種具有高硬度、良好的耐磨性和耐腐蝕性的新型材料，將其運(yùn)用到金屬對(duì)金屬人工關(guān)節(jié)的表面改性

2、，可以有效降低人工關(guān)節(jié)的磨損。由于類金剛石薄膜是一系列的無定型碳膜，不同的制備方法和工藝參數(shù)對(duì)其成分、結(jié)構(gòu)都會(huì)有很大的影響，進(jìn)而影響其生物相容性。因此，本文設(shè)計(jì)了不同的工藝參數(shù)，制備了不同成分和結(jié)構(gòu)的類金剛石薄膜，并探究了這些成分和結(jié)構(gòu)不同的類金剛石薄膜的生物相容性的區(qū)別，推進(jìn)類金剛石薄膜在臨床上的應(yīng)用。
　　類金剛石薄膜的結(jié)構(gòu)和物理性能利用拉曼光譜、接觸角測(cè)試和原子力顯微鏡(AFM)表征。利用四探針電阻儀及霍爾效應(yīng)檢測(cè)薄膜的電學(xué)

3、性質(zhì)。蛋白吸附試驗(yàn)采用了白蛋白和胎牛血清蛋白兩種，評(píng)價(jià)薄膜對(duì)蛋白質(zhì)的吸附能力。利用巨噬細(xì)胞評(píng)價(jià)炎癥反應(yīng)，并評(píng)價(jià)了類金剛石薄膜對(duì)成骨細(xì)胞粘附和生長(zhǎng)的影響。探討了類金剛石薄膜結(jié)構(gòu)和成分的變化對(duì)性能的影響，研究了類金剛石薄膜表面物理化學(xué)性質(zhì)及電學(xué)性質(zhì)與生物相容性的關(guān)系。
　　結(jié)果表明，類金剛石薄膜的結(jié)構(gòu)和成分（氫）對(duì)其親水性、表面能和電學(xué)性質(zhì)都有明顯影響，進(jìn)而影響了表面培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞和成骨細(xì)胞的行為。
　　本文中利用磁過濾陰極真空

4、電弧(FCVA)方法沉積的不含氫類金剛石薄膜(a-C)非常疏水，其表面能較等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法沉積的含氫類金剛石薄膜(a-C:H)稍低，因此， a-C薄膜表面粘附的成骨細(xì)胞較a-C:H薄膜表面粘附的成骨細(xì)胞少。但是，a-C薄膜Sp2鍵含量較高，為N型半導(dǎo)體，薄膜內(nèi)部含有較多自由電子，這些自由電子有利于a-C薄膜共價(jià)結(jié)合蛋白質(zhì)，因此a-C薄膜表面蛋白吸附量較a-C:H薄膜表面吸附的蛋白質(zhì)多，且a-C薄膜表面蛋白質(zhì)的構(gòu)

5、型和活性得以保持。因此，a-C薄膜表面成骨細(xì)胞后期生長(zhǎng)活性好，且引起的巨噬細(xì)胞激活程度低。
　　通過控制FCVA方法的沉積偏壓，制備結(jié)構(gòu)不同的不含氫類金剛石薄膜。脈沖偏壓制備的類金剛石薄膜Sp2鍵含量較高，表面能較高，而直流制備的類金剛石薄膜Sp3鍵含量較高，表面能相對(duì)較低。成骨細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示，表面能高的脈沖偏壓制備的a-C薄膜表面成骨細(xì)胞粘附較多，且由于脈沖偏壓制備的類金剛石薄膜表面蛋白粘附更均勻，有利于成骨細(xì)胞故增殖，因此其表面