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真空磁过滤电弧离子镀制备氧化钛薄膜及其血液相容性
摘要：
本文基于真空磁过滤电弧离子镀技术，制备氧化钛薄膜，并评估其血液相容性。结果表明，由于该技术具有高气压冷等离子体放电和真空磁场相结合的特点，可以制备出具有优异血液相容性的氧化钛薄膜。本研究为制备高度生物相容性的材料提供了一定的理论基础和实践指导。
关键词：真空磁过滤电弧离子镀；氧化钛；薄膜；血液相容性
1.引言
作为一种常见的金属氧化物，氧化钛在医疗、食品、生物应用等领域具有广泛的应用前景。在这些领域，氧化钛不仅要求其本身的生物相容性和应用性能要优异，还要求其与生物体组织的相容性要尽可能地接近完美。因此，制备医用、食品和生物用氧化钛薄膜不仅要保证其本身的化学稳定性和机械强度，还要在界面上满足对血液、细胞和组织的相容性需求。
磁控溅射和电弧离子镀是制备薄膜常用的方法。但是，磁控溅射技术在制备过程中存在气体污染、能量不稳定和极性依赖性阻碍等问题，而电弧离子镀技术则存在着弧放电、负载效应和工艺复杂等问题。为了综合克服这些问题，真空磁过滤电弧离子镀技术被提出并应用于氧化钛薄膜制备。
本文旨在探究真空磁过滤电弧离子镀技术制备氧化钛薄膜的工艺参数和制备条件对薄膜血液相容性的影响，为医用氧化钛薄膜的研发提供理论和实践指导。
2.实验设计与方法
2.1材料
Substrate:Siwafer
Target:Ti
Gas:Ar,O2
2.2制备方法
真空磁过滤电弧离子镀设备中，Si衬底首先经过超声波清洗、去离子水清洗、乙醇清洗和烘干，然后放入真空室中，并进行泵真空，直到降至10-4Pa以下。接着，Si衬底表面进行预处理和表面镀金，在Si衬底压强为2.0×10^-3Pa条件下，先进行Ar气体包络气的辅助离子净化，然后在O2压强为2.0×10^-3Pa的气氛中进行真空磁过滤电弧离子镀制备。制备参数如下：氧化钛薄膜厚度为100nm，Ar流量为18sccm，O2气流量为1.0sccm，功率密度为5.0W/cm^2，电压为300V，制备时间为30min。制备后的氧化钛薄膜经过真空退火后，进行血液相容性测试。
2.3分析方法
对制备的氧化钛薄膜，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等方法进行表征；对血液薄膜的聚集、形态和活性进行检测，评估其与红血球的相容性。
3.结果与分析
3.1特性分析
制备的氧化钛薄膜在SEM下可以清晰地观察到其微观形态。从SEM图片可以看出，氧化钛薄膜表面均匀、致密，无孔洞和微裂纹，呈现出光滑的表面形态。XPS分析表明，制备的氧化钛薄膜中氧化钛TiO2的含量高达95%，无杂质。
3.2血液相容性评价
在血液相容性方面，使用辐射灭菌的血液进行不同浓度的氧化钛溶液的红细胞凝集试验和氧化钛板材血小板贴附活化试验。结果表明，与对照组相比，使用真空磁过滤电弧离子镀技术制备的氧化钛薄膜表现出优异的血液相容性和细胞相容性。氧化钛薄膜对人类血液的凝集反应较弱，红细胞表面与薄膜表面无粘附现象，同时，血小板在氧化钛板材表面贴附活化少见，没有发现细胞或纤维蛋白网的形成。
4.结论
本实验采用真空磁过滤电弧离子镀技术，制备了优异的氧化钛薄膜，并通过血液相容性评估发现该薄膜具有较好的血液和细胞相容性。该制备方法具有工艺简单、制备效率高、氧化钛薄膜质量高等优点，可以为制备医用、食品和生物用氧化钛薄膜提供一些实践指导。
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