第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

235 / 2020-09-22 18:44:31

Mg、Ca单离子注入TiN-Cu复合膜的细胞及抗菌性能研究

等离子体浸没离子注入；TiN-Cu复合膜；生物性能；抗菌性能

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钛及其合金由于其良好的生物相容性和可加工性，在医疗领域得到了广泛的应用。但其硬度低、生物惰性、抗菌性能差等缺点阻碍了其应用。钛材缺乏抗菌能力，手术组织容易被细菌感染。而钛合金中的铝离子、钒离子等有毒离子在生理环境下会释放到人体内，对人体造成伤害。因此，为解决上述问题，本研究将首先利用磁控溅射设备制备TiN-Cu复合膜的复合膜，这种复合膜的优点是可以长期抗菌。铜在细菌表面捕获电子并破坏其膜，此外，铜与细菌中的呼吸酶结合，可导致细菌功能障碍。然而，过多的铜会破坏细胞内的平衡，产生细胞毒性。因此，应合理控制氮化钛沉积中的铜掺杂量。在此基础上，再采用等离子浸没离子注入法（PIII），将Mg和Ca两种离子分别注入TiN-Cu复合膜表面，以提高薄膜的生物性能，研究运用一系列的表征方法（如：XRD、XPS、SEM等）分析了不同离子注入TiN-Cu复合膜后的结构、成分及力学性能。利用牛血清白蛋白（BSA）研究其在不同样品表面的吸附情况。选用 L929 细胞及MC3T3-E1细胞分析其在样品表面的细胞增殖和粘附情况。选用大肠杆菌进行涂布平板法探究其在样品表面的存活情况。结果表明，Mg注入TiN-Cu复合膜（Mg-TiN-Cu）制成的生物薄膜具有良好的抗菌性能和细胞增值和粘附性，最高的蛋白质吸附能力，其在生物医学中具有很大的应用前景。