两种不同结构TiO2薄膜生物活化能力比较

采用非平衡磁控溅射法制备了2种不同结构的TiO2薄膜，对所得TiO2薄膜分别运用碱处理和酸处理2种化学方法进行表面处理，期望在材料表面获得羟基活性基团。运用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）等手段研究了薄膜的表面结构、成分等。利用傅立叶红外技术（FTIR）对活化处理前后样品表面的羟基基团进行检测，同时利用四探针测试仪对薄膜的电阻率进行了测量。结果表明，运用碱处理和酸处理2种方法，可以在锐钛矿型TiO2薄膜表面形成活性羟基基团；相比于金红石型TiO2薄膜，锐钛矿型具有较好的羟基活化能力。     

不同晶体结构氧化钛薄膜性能研究

用非平衡磁控溅射技术分别制备了锐钛矿、金红石、锐钛矿和金红石共存结构的氧化钛薄膜.用X射线衍射(XRD)分析薄膜的晶体结构,血小板粘附和凝血因子实验研究薄膜的血液相容性,分光光度计和接触角测量法测试薄膜表面物化性质.研究表明,氧化钛薄膜具有宽禁带的半导体特性,血液相容性优于热解碳.金红石结构氧化钛薄膜由于其与血浆白蛋白、血浆纤维蛋白原、血液及水之间有较小的界面张力,自身较低的表面能色散分量与极性分量的比值,加之其宽禁带宽度的n型半导体特性使其具有最优的血液相容性.     

碱热处理对钛表面生物活性的影响

利用碱热法处理钛表面,部分样品加热到450和700℃进行热处理,获得不同形貌和不同晶型的TiO2薄膜。实验得出,未经热处理的样品表面以非晶态钛凝胶层为主,450℃热处理样品主要以锐钛矿相TiO2存在,700℃热处理样品主要以金红石相TiO2出现。700℃热处理后的样品表面分布有大量50nm左右的纳米颗粒,这些纳米粒子的尺寸效应能较好地诱导HA在样品表面沉积形成,提高细胞的黏附和增殖,因此表现出较高的生物活性。450℃热处理后的样品表面相对于未处理样品有更多的HA沉积,是因为表面层的晶型起了主要作用,即锐钛矿TiO2晶体比无定型凝胶态TiO2更利于诱导HA沉积。但相对于未经任何处理的空白样品,仅用NaOH处理后的样品表面较利于HA沉积,可能是碱处理后钛表面羟基增加,进而提高了其诱导HA沉积的能力。     

氢等离子体改性TiO2薄膜血液相容性研究

采用非平衡磁控溅射法制备金红石相TiO2薄膜,并用氢等离子体对TiO2薄膜进行了表面改性.XRD结果表明,改性薄膜的结构并没有发生变化, FTIR检测薄膜中没有发现明显的-OH基团.XPS分析表明,氢还原后薄膜次表面出现了氧缺位.浸润性实验结果表明,氢还原TiO2薄膜的亲水性有轻微的减弱.血小板黏附实验发现,在还原温度较低、时间较短(110℃、15min)时,TiO2薄膜的血液相容性得到明显改善,这与氧缺位的量有关,适量的氧缺位能改善TiO2薄膜的血液相容性.     

镁掺杂对二氧化钛晶化行为的影响

采用溶胶-凝胶法在较低的热处理温度下制备了镁掺杂的TiO2。通过差热分析（DTA）并经过计算，发现在TiO2溶胶中加入Mg（NO3）2，可以让TiO2从无定型到锐钛矿相和锐钛矿相到金红石相的晶型转变活化能分别从137．7和163．7kJ／mol降低到70．5和108．4kJ／mol；采用X射线衍射分析（XRD），确定了在600℃热处理，获得了具有锐钛矿相和金红石相混晶的镁掺杂TiO2；通过紫外光催化降解甲基橙水溶液实验，证明了镁掺杂的TiO2薄膜的光催化活性高于未掺杂TiO2薄膜。     

TiO2纳米管晶型对钛生物活性的影响

利用阳极氧化法在HF电解液体系中制备了高有序TiO2纳米管。样品分别在400和600℃下热处理后,得到锐钛矿和金红石两种晶型的TiO2纳米管。对样品进行了表征,将样品浸泡于模拟体液中,观察表面HA沉积情况,并进行体外细胞毒性实验以探讨样品的生物相容性。结果发现,400和600℃退火处理的纳米管样品生物活性高于未退火处理样品,400℃退火处理纳米管活性高于600℃退火处理纳米管。由于不同后处理条件下制备的纳米管形貌相似,仅为晶型不同,故推断出锐钛矿型TiO2生物活性最好,金红石型TiO2次之,无定型TiO2生物活性相对最差。     

APTE修饰钛氧膜并固定Ⅰ型胶原对其凝血性能的影响

在用磁控溅射合成具有一定特性的TiO2薄膜的基础上,研究了一种表面生物化学方法对其生物学性质的改善.先利用NaOH溶液活化TiO2薄膜表面,,使其产生羟基基团,再通过氨丙基三乙氧基硅烷(APTE)偶联固定I型胶原.采用傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)对每步处理后的材料表面进行分析和测试.通过血小板粘附试验评价薄膜材料的血栓形成能力.研究结果显示:通过表面活化后涂覆APTE并固定Ⅰ型胶原修饰后的TiO2薄膜表面,其血栓形成能力得到明显提高.     

退火温度对TiO2薄膜结构与光学性能的影响

研究退火温度对薄膜相结构、表面化学组成、形貌及光学性能的影响.采用射频磁控溅射法在单晶硅片和石英玻璃片上负载TiO2薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、X光电子能谱(XPS)和紫外可见光谱(UV-vis)对其进行表征.结果表明,常温制备400℃以下退火的TiO2薄膜为无定形结构,400℃以上退火的TiO2薄膜出现锐钛矿相,600℃以上退火的TiO2薄膜开始出现金红石相,退火温度在1000℃以上时样品已经完全转变为金红石相;高温退火薄膜的组成为TiOx;随着退火温度的升高,薄膜透射率下降,折射率和消光系数有所增加.     

超细晶粒钛表面掺钽TiO2薄膜的微结构及血液相容性研究

采用直流反应磁控溅射法在超细晶粒钛表面沉积掺钽TiO2薄膜,研究了不同掺Ta量对超细晶粒钛表面TiO2薄膜结构、形貌和血液相容性的影响规律.结果表明,超细晶粒钛具有强烈的诱导金红石相形核效应,室温下可以获得超过90%含量的金红石型TiO2;Ta的掺入具有细化薄膜晶粒并抑制金红石相形成的作用;掺入少量Ta的TiO2薄膜具有较优的血液相客性;掺入过量Ta的TiO2薄膜为无定形结构,因抑制金红石相形成反而恶化TiO2薄膜的血液相容性.     

添加磷酸根对纳米二氧化钛晶相的控制

以TiCl4为前驱体添加磷酸盐通过水热法制备了纳米TiO2。通过X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电子显微镜、比表面仪(BET)和光化学反应器等手段对所制备的TiO2的颗粒晶型、失重、形貌、比表面和降解罗丹明B的能力进行了表征。结果表明,随着磷酸根的添加,TiCl4水解生成的TiO2的晶型由纯金红石型向锐钛矿型转换,且所合成的锐钛矿和金红石的混晶样品的光催化活性明显高于单独晶相的光催化活性。