碳相成分对DLC薄膜血液相容性影响的能量机制

以6个不同工艺条件制备的DL C薄膜为样本,在前期碳相成分与表面能量参数测定、碳相成分和表面能量参数与血小板黏附特性关联分析的基础上,用T型关联度法,进一步对碳相成分和表面能量参数进行了灰色关联分析。结果显示:(1)在6个表面能量参数中,临界表面张力与碳相成分的整体关联最大,其次为表面张力的色散分量,其它则关联较小;(2 ) DL C碳相与临界表面张力和表面张力的色散分量有较大的负关联度(- 0 .5 7,- 0 .33) ,而与亲水性的其它表面能量参数的关联度均为小于0 .2 0的正值;(3) C- H碳相和C- O碳相与临界表面张力呈较大的正相关(0 .4 8,0 .2 5 )。据此得出分析结论:(1) DL C碳相主导DL C薄膜的血液相容性,其作用机制是对表面润湿性的强抑制和亲水性的有限增强;(2 ) C- H碳相和C- O碳相促使血小板变形的能量机制是增大DL C薄膜的临界表面张力;(3)评价DL C薄膜的血液相容性,既可用临界表面张力作指标设立标准,也可以对DL C碳相的含量要求、辅以对C- H碳相和C- O碳相的含量限定设立标准。本研究为用表面性质表征DL C薄膜的血液相容性提供了理论依据。     

DLC血小板黏附特性与其表面能量的灰色关联分析

以不同工艺条件制备的 DL C材料为样本 ,进行了血小板黏附实验 ,测定了乙醇、水和不同组分比乙醇 /水溶液在各样本表面的平衡接触角 ,由此计算出表面张力、临界表面张力、界面张力、粘黏功 4个表面能量参数及表面张力的色散和极性分量 ,通过 T型关联度计算 ,分析了各参数对血小板黏附量和形态指数的影响。结果显示 :(1) 4个表面能量参数均与血小板的黏附量呈正相关 ,而形态指数则与表面张力、、界面张力和黏附功呈负相关 ;(2 )血小板的黏附量和形态指数与表面张力色散、极性分量的关联度异号 ,极性分量对血小板的黏附有利 ,而色散分量则于血小板的变形多功 ;(3)临界表面张力与血小板的黏附量和形态指数均有较大的正关联度 ;(4)表面张力极性分量对血小板黏附量和形态指数的影响与表面张力、界面张力和黏附功步调一致。由此得出 2个重要结论 :(1)血小板在 DL C表面的黏附特性与其表面界面性能密切相关 ,DL C的血液相容性取决于其亲水性和有限润湿的平衡 ,存在一个以临界表面张力为指标的血液相容性区域 ;(2 )血小板在 DL C表面的黏附和变形具有不同的能量机制 :亲水性的表面有利于血小板黏附 ,而黏附血小板的变形则要借助于表面的疏水作用。     

热解碳人工心脏瓣膜材料表面改性研究

对氮离子注入热解碳及在热解碳表面离子束增强沉积钛氧化物薄膜进行了研究,采用Ｘ光电子能谱仪,俄歇电子能谱仪测定了表面改性层的成价和价态,用四探针方法测定了表面电阻率,用接触角方法测定了材料表面能,用动态凝血时间及血小板粘附评价了表面改性层的血液相容性。研究表明,热解碳经表面Ｎ离子注入后有碳氧化合物形成,其血液相容性有所改善,而采用离子束增强沉积合成ＴｉＯ２－ｘ薄膜则使热解碳备注相 容性获得了显著改善     

生物碳素材料表面血小板黏附的实验研究

为了解生物碳素材料的凝血机制 ,将新鲜抗凝人血离心分离为富血小板血浆 ,在 37℃恒温条件下 ,对类金刚石薄膜 (DL C)、金刚石薄膜和石墨三种碳素材料进行了血小板黏附实验 ,通过扫描电镜对黏附于材料表面的血小板进行形态观察和计数分析 ,用形态指数描述血小板的变形程度。结果显示 ,DL C表面无血小板黏附 ,而金刚石薄膜和石墨表面均黏附有为数不少、呈 ～ 型重度变形的血小板。血小板的黏附量石墨最多 ,而形态指数则金刚石薄膜更大。经与前期研究和文献报道的对比分析 ,得出三个主要结论 :(1)蛋白吸附介导的血小板黏附、变形和聚集是生物碳素材料的主要凝血机制 ;(2 )评价生物碳素材料的血液相容性 ,血小板变形度比血小板消耗率更有价值 ;(3) DL C的纯度越高 ,血液相容性越好。这些结论对改进和设计新型碳素人工心瓣材料具有重要指导意义     

类金刚石薄膜成分变化对蛋白吸附的影响

采用全方位离子注入离子束增强沉积工艺制备类金刚石薄膜 (DL C) ,再将 DL C进行有氧和低压氩气保护条件下的热处理 ,分别得到富石墨相 DL C和富金刚石相 DL C。通过 X光电子能谱分析了三种 DL C的碳相组成 ,用放射性同位素 1 2 5I标记法 ,测定了恒温条件下人血白蛋白 (HSA)、纤维蛋白原 (HFG)和免疫球蛋白 (Ig G)在 3种 DL C材料表面的吸附量。结果 ,经两种不同的热处理工艺 ,DL C中石墨相和金刚石相分别增加了一倍左右 ;随着石墨、金刚石等杂质相的增加 ,DL C对 HSA的吸附能力下降 ,对 HFG和 Ig G的吸附能力显著提高 ,同时蛋白吸附特性也由原来对 3种蛋白的非特异性吸附 ,转变为对 HFG和 Ig G的优先吸附。这一结果表明 ,石墨和金刚石等杂质相将严重影响 DL C的蛋白吸附性能 ,并进而对 DL C的血液相容性产生负面影响。文中还对石墨和金刚石相的转化生成机理进行了探讨     

类金刚石薄膜蛋白吸附与碳相成分关系的定量分析研究

运用灰色系统理论中的 T型关联度分析方法 ,对类金刚石 (DL C)薄膜、富石墨相 DL C薄膜和富金刚石相 DL C薄膜三种 DL C薄膜进行了碳相成分对其白蛋白 (HSA)、纤维蛋白原 (HFG)、免疫球蛋白 (Ig G)三种血浆蛋白吸附量影响的定量分析研究。合理地解释了三种材料蛋白吸附量随碳相成分变化的实验结果 ,并得出如下重要的分析结论 :(1)石墨和 C- H相对 HSA的吸附影响较大 ,随着二者的增加 ,HSA的吸附量下降 ;(2 )与 HFG吸附有较强关联的碳相成分是 DL C相和 C- O相 ,前者呈负相关 ,后者为正相关 ;(3)各碳相成分对 Ig G的吸附均有性质不尽相同的影响 ,但程度有限 ,且彼此间相差不大 ;(4 ) DL C碳相具有增强 HSA吸附、抑制 HFG、Ig G吸附的双重功效 ,其对 DL C薄膜血液相容性的影响远较其它碳相成分更为重要。     

模糊血液相容度法对DLC/Ti生物碳素梯度涂层材料的评价

采用 PIII- IBED技术制备生物碳素梯度涂层作为人工心脏瓣膜材料 ,分析了材料表面与血液间的相互作用 ;采用体外动态凝血时间、溶血率和血小板消耗率对所制备材料进行了血液相容性评价。在单因素评价的基础上进行了模糊数学综合评价 ,提出了模糊血液相容度 ( FHCD)的概念。综合评判结果表明 ,所制备的梯度涂层材料综合血液相容性 ( FHCD为 0 .70 - 0 .80 )优于碳 /氮离子注入的钛合金、等离子体化学气相沉积碳及碳化钛和氮化钛涂层等对比材料 ,接近公认血液相容性优良的低温各向同性碳 ( FHCD为 0 .72 - 0 .82 )     

用表面界面性能评价生物碳素材料血液相容性的可行性研究

以类金刚石薄膜(DLC)、含硅DLC、石墨、金刚石薄膜(DF)、低温各向同性碳(LTIC)和碳化硅为材料样本,用T型关联度法对其动态凝血时间、血小板消耗率、溶血率和表面能量参数等数据进行了灰色关联分析。结果显示:(1)动态凝血时间与亲水性的表面能量参数呈正相关,与临界表面张力呈负相关,其中与界面张力的关联度最大(0.63),其次为临界表面张力(-0.43);(2)与动态凝血时间的情形刚好相反,溶血率与亲水性的表面能量参数呈负相关,而与临界表面张力呈正相关,对溶血率影响较大的仍然是界面张力(-0.43)和临界表面张力(0.29);(3)与血小板消耗率关联最大的是临界表面张力(0.68),其次为表面张力(0.32);(4)动态凝血时间与血小板消耗率、溶血率之间有较大的负关联度。结果表明:动态凝血时间取决于其表面亲水性和有限润湿的平衡,血小板消耗的基础是材料表面良好的润湿与亲水性,而材料表面的疏水作用和充分的润湿则成为溶血的推动力量;动态凝血时间与溶血率和血小板消耗率之间具有“跷跷板效应”,因而可等效地用动态凝血时间评价生物碳素材料的血液相容性。证实:以血浆蛋白吸附为先导的血小板黏附、变形而致血栓形成,是生物碳素材料的主要凝血机制;可以临界表面张力为指标评价其血液相容性。本研究为用表面界面性能评价生物碳素材料的血液相容性提供了理论依据。     

生物碳素材料表面界面特性与血液相容性的关系的研究

利用等离子体浸没离子注入--离子束增强沉积技术在Ti6A14V表面制备类金刚石薄膜：利用微波等离子体化学气相沉积法在单晶硅片表面上制备金刚石薄膜，并选择抛光石墨进行对比。分别对这三种碳素材料进行表面界面特性表征和血液相容性评价。结果发现，色散极性比是决定生物碳素材料抗凝血性能好坏的主要参数，表面粗糙度是影响生物碳素材料表面血小板粘附和聚集的主要因素。     

生物碳素材料表面界面特性与血液相容性的关系的研究

利用等离子体浸没离子注入-离子束增强沉积技术在Ti6A14V表面制备类金刚石薄膜：利用微波等离子体化学气相沉积法在单晶硅片表面上制备金刚石薄膜，并选择抛光石墨进行对比。分别对这三种碳素材料进行表面界面特性表征和血液相容性评价。结果发现，色散极性比是决定生物碳素材料抗凝血性能好坏的主要参数，表面粗糙度是影响生物碳素材料表面血小板粘附和聚集的主要因素。     

Protein adsorption and platelet attachment and activation, on TiN, TiC, and DLC coatings on titanium for cardiovascular applications

The hemocompatibility of a TiN/TiC/diamond-like carbon (DLC) multilayer structure, deposited on titanium substrates for use as coatings for a heart valve prosthesis, has been studied through the adsorption of blood proteins and the adhesion and attachment of blood platelets. All of the surfaces were characterized by stylus profilometry and water contact angles. The adsorption of albumin and fibrinogen to the surfaces was assessed using the Amido Black assay, whereas platelet attachment was studied by scanning electron microscopy and quantified using stereological techniques. The degree of platelet spreading on the surfaces was seen to correlate with differences in surface energy, indicated from contact angle measurements. The greatest spreading was seen on the more hydrophilic surfaces. When studying protein adsorption to the surfaces, no correlation could be determined between contact angle results and levels of adsorption, although the most hydrophilic surfaces did appear to promote greater amounts of fibrinogen adsorption. Thrombus formation was observed to some degree on all of the surfaces, with the exception of the DLC coating. This coating also promoted less spreading of platelets than the other surfaces. The good hemocompatibility of the DLC coating is attributed to its hydrophobicity and smooth surface, resulting in a higher ratio of albumin to fibrinogen than any of the other surfaces.     

Hemocompatibility and antibacterial properties of lanthanum oxide films synthesized by dual plasma deposition

Lanthanum oxide (La(2)O(3)) films with good hemocompatibility and antibacterial properties have been fabricated using dual plasma deposition. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) shows that La exists in the +3 oxidation state. The band gap of the materials is determined to be 3.6 eV. Activated partial thromboplastin time (APTT) and blood platelet adhesion tests were used to evaluate the blood compatibility. The bacteria, Staphylococcus aureus, were used in plate counting tests to determine the surface antibacterial properties. The APTT is a little longer than those of blood plasma and stainless steel (SS). Furthermore, the numbers of adhered, aggregated, and morphologically changed platelets are reduced compared with those on low-temperature isotropic carbon and SS. The antibacterial plate-counting test indicates that La(2)O(3) has good antibacterial activity against S. aureus. These unique hemocompatibility and antibacterial properties make La(2)O(3) useful in many biomedical applications.     

类金刚石薄膜血液相容性与蛋白吸附的关系研究

以金刚石薄膜 ( DF)和石墨为参比材料 ,采用放射性同位素 1 2 5I标记技术 ,研究了人血白蛋白 ( HSA)、纤维蛋白原 ( HFG)和免疫球蛋白 ( Ig G)在类金刚石薄膜 ( DL C)表面单一蛋白的等温吸附和二元蛋白体系的竞争吸附。结果显示 :( 1)随着蛋白浓度的增加 ,三种蛋白在三种材料表面的吸附量增加 ,并趋于吸附平衡 ;( 2 )石墨对三种蛋白的吸附量远高于 DL C和 DF;( 3 ) DL C对 HSA的吸附活性高于 DF,而 DF、石墨对 HFG、Ig G的吸附活性则明显高于 DL C;( 4) DL C对三种蛋白的吸附能力相差不大 ,而 DF和石墨对 HFG、Ig G的吸附量则显著高于 HSA;( 5 )三种蛋白在 DF和石墨表面的相对竞争吸附能力为 HFG>Ig G>HSA,而对于 DL C,这一顺序则为 HFG≈ HSA>Ig G,HFG对 HSA没有表现出明显的竞争吸附优势。这些结果表明 :DL C对三种血浆蛋白的吸附是非特异性的 ,而DF和石墨则不同程度地优先吸附 HFG和 Ig G,从而在分子水平上阐释了 DL C血液相容性好于 DF和石墨的内在原因     

Activation of platelets adhered on amorphous hydrogenated carbon (a-C:H) films synthesized by plasma immersion ion implantation-deposition (PIII-D)

Amorphous carbon films have attracted much attention recently due to their good biocompatibility. Diamond-like carbon (DLC), one form of amorphous carbon that is widely used in many kinds of industries, has been proposed for use in blood contacting medical devices. However, the blood coagulation mechanism on DLC in a biological environment is not well understood. Platelet adhesion and activation are crucial events in the interactions between blood and the materials as they influence the subsequent formation of thrombus. In this work, the behavior of platelets adhered onto hydrogenated amorphous carbon films (a-C:H) is investigated. Hydrogenated amorphous carbon films with different hydrogen contents, structures, and chemical bonds were fabricated at room temperature using plasma immersion ion implantation-deposition (PIII-D). The wettability of the films was investigated by contact angle measurements using several common liquids. Platelet adhesion experiments were conducted to examine the interaction of blood with the films in vitro and the activation of adherent platelets. The results show that the behavior of the platelets adhered on the a-C:H films is influenced by their structure and chemical bond, and it appears that protein interaction plays a key role in the activation of the adherent platelets.