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《天津师范大学》 2002年
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碳氮膜的生物相容性以及离子注入对聚丙烯材料的表面改性研究

牛丽芳  
【摘要】: 本文采用磁控溅射(Magnetron Sputtering)技术尝试在单晶Si样品表面沉积制备碳氮薄膜,研究了薄膜的结构特征、性能与制备工艺参数之间的规律,并考察细胞在碳氮薄膜上的吸附特性随制备工艺参数的变化机理,并与类金刚石膜在凝血时间、细胞吸附特性等方面做了对比。 研究发现,在其它条件一定的情况下,氮气分压对薄膜N含量的影响是至关重要的。随着N_2气分压的增大,CN膜中的N含量增加。CN薄膜比DLC薄膜具有更多的s-p杂化价键,即在sp~2与sp~3价键混合结构中,sp~3价键占据更多的比例。单就CN薄膜而言,随着氮气分压增大,氮含量的增多,N-sp~3C键合比例上升,预示着薄膜中所含有的sp~3价态密度的增加。本试验中所制备的碳氮薄膜和类金刚石薄膜都具有很好的光洁度,但CN膜表面的针状突起少于DLC膜表面,整体更加匀实光滑,三种薄膜的硬度和拉伸强度都很高,显示出良好的机械性能和很低的摩擦系数。两种不同N含量的CN膜无论是硬度、拉伸强度,还是内应力,其数值都略高于DLC薄膜,原因可能是其sp~3C结构占据更多的比例。CN薄膜的摩擦系数更低,具有更光滑的表面是主要原因。动态凝血时间试验显示CN和DLC镀层材料具有良好的血液相容性和细胞相容性,CN膜在这些方面的性能决不比DLC膜差,说明其作为人工假体表面涂层材料是可行的,进一步研究它们在生物医用材料表面改性中的应用是有意义的。 本文还尝试了羧酸离子(COOH~+)注入的方法,提高聚丙烯(PP)的亲水性,并考察和分析了离子注入对PP结构、血液相容性、细胞相容性等方面的影响。首次做了选择一种原子团作为注入离子的尝试。 研究表明,离子注入后聚丙烯表面的亲水性和血液相容性研究表明,通过对PP表面进行COOH~+离子注入处理,可以降低其表面能和水接触角,提高其抗凝血性能和抗钙化性能,并且PP的抗凝血性能与COOH~+离子的注入剂量具有很大的相关性。离子注入后聚丙烯表面的细胞吸附性研究表明,通过对PP表面进行COOH~+离子注入处理,三种细胞的生长形态要比未处理的PP样品优良,这显然与表面化学结构的变化和亲水性的改善密切相关。结构分析表明,说明COOH~+注入PP表面后,引起了新的基团的出现和结构的重组,尤其是导致了聚丙烯材料表面含O基团的引入,这是PP材料表面亲水性改变和生物相容性改变的根本原因。这说明通过COOH~+注入PP表面,确实能改善其亲水性、粘接性以及与其他生物组织的相容性,为拓宽聚丙烯在生物医用方面的进一步应用开拓了新的方向。
【学位授予单位】:天津师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:O485

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