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磁过滤真空电弧离子镀制备抗凝Ti-O薄膜的研究

伍卫姣  
【摘要】:前人研究表明,YiO2薄膜具有比低温同向热解碳(LTIC)更好的血液相容性,在改善生物材料血液相容性方面显示了巨大潜力。磁过滤真空电弧离子镀具有高离化率和离子高能量的优点,是制备氧化物薄膜的好方法,因此,本论文利用磁过滤真空电弧离子镀的方法在Si片和Ti6A14V基体上沉积了Ti-O薄膜,然后再对薄膜进行800℃高温真空退火处理。本文主要研究了不同的氧气压强和基底偏压以及高温真空退火处理对Ti-O薄膜物理化学性能和血液相容性的影响,并采用体外浸泡法对Ti-O薄膜在人工模拟体液(SBF)中的稳定性进行了研究。本文采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪、四探针电阻仪、接触角测试仪以及纳米划痕仪对薄膜物理化学性能进行表征,并通过血小板黏附实验、LDH实验、GMP140、纤维蛋白原变性实验在体外系统地评价了薄膜的血液相容性。 实验结果表明,在氧气压强为0.1Pa-0.18Pa范围内,Ti-O薄膜均为金红石型,薄膜膜厚和方块电阻在一定范围内都随着氧气压强的增大而增大,到达一定压强后,膜厚趋于稳定,薄膜趋于绝缘,三组工艺中氧气压强为0.15Pa时,Ti-O薄膜亲水性较好,表面能和极性分量较大,薄膜的血液相容性较好。 800℃高温退火后,薄膜晶型未发生改变,但薄膜表面粗糙度明显增大,晶粒尺寸也显著增大,结晶更完整。薄膜方块电阻都显著下降,且薄膜亲水性增强,表面能增大和极性分量增大。体外血液相容性评价实验表明,800℃高温退火显著提高了Ti-O薄膜的血液相容性,且0.15Pa工艺下的Ti-O薄膜血液相容性相对较好。退火后Ti-O薄膜置于空气中时,其亲水性和血液相容性会随着放置时间有所降低然后趋于稳定,但其亲水性和血液相容性仍然好于直接沉积的薄膜。 不同基底偏压实验结果表明,不同的偏压类型和大小下制备的Ti-O薄膜都为金红石型氧化钛,但薄膜的结晶和取向生长具有一定差别,偏压太低或太高都不利于薄膜的结晶;薄膜物理化学性能检测结果表明:脉冲500V时,薄膜膜厚最厚,内应力最小,薄膜的膜基结合力最好,薄膜亲水性最好。体外血液相容性评价结果表明,三组脉冲偏压下制备的薄膜的血液相容性都要优于两组直流偏压下制备的薄膜,其中,脉冲500V时,薄膜血液相容性都优于其它薄膜。 体外Ti-O薄膜的稳定性研究结果表明,不管是直接沉积的还是高温退火后的Ti-O薄膜,在人工模拟体液中都是非常稳定的。


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