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文檔簡介
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,非常適合年輕患者和活動量較大的患者。但是,金屬對金屬人工關(guān)節(jié)在服役過程中產(chǎn)生的磨屑和金屬離子會引起骨溶解和無菌性松動,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,將其運用到金屬對金屬人工關(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)對其成分、結(jié)構(gòu)都會有很大的影響,進而影響其生物相容性。因此,本文設(shè)計了不同的工藝參數(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)檢測薄膜的電學
3、性質(zhì)。蛋白吸附試驗采用了白蛋白和胎牛血清蛋白兩種,評價薄膜對蛋白質(zhì)的吸附能力。利用巨噬細胞評價炎癥反應(yīng),并評價了類金剛石薄膜對成骨細胞粘附和生長的影響。探討了類金剛石薄膜結(jié)構(gòu)和成分的變化對性能的影響,研究了類金剛石薄膜表面物理化學性質(zhì)及電學性質(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)對其親水性、表面能和電學性質(zhì)都有明顯影響,進而影響了表面培養(yǎng)的巨噬細胞和成骨細胞的行為。
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化學氣相沉積(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胞較a-C:H薄膜表面粘附的成骨細胞少。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薄膜表面成骨細胞后期生長活性好,且引起的巨噬細胞激活程度低。
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,表面能相對較低。成骨細胞實驗顯示,表面能高的脈沖偏壓制備的a-C薄膜表面成骨細胞粘附較多,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,有利于成骨細胞故增殖,因此其表面
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