纳米非晶金刚石薄膜在牙科钴铬合金及纯钛表面处理中的应用

发布时间：2020-09-29 09:01

　　金属是口腔义齿修复中必不可少的一种材料。由于口腔内复杂的酸碱环境和微生物环境，金属材料义齿在口腔内使用一段时间后其表面会出现不同程度的腐蚀、变色、细菌粘附等现象，既影响修复体的美观和使用寿命，又会导致一些严重的不良反应和并发症，威胁人体健康。因此对金属义齿材料进行表面处理以改善其表面性能具有十分重要的临床意义。本研究将西安交通大学研制的纳米非晶金刚石薄膜应用于牙科钴铬合金以及纯钛的表面处理，其目的旨在为改善义齿金属材料表面性能探索新的途径，同时也为纳米非晶金刚石薄膜的临床应用提供理论及实验依据。本课题研究采用西安交通大学研制的过滤阴极真空电弧沉积系统在牙科钴铬合金及纯钛表面制备纳米非晶金刚石薄膜。首先，采用扫描电镜、原子力显微镜、拉曼光谱以及X射线光电子能谱表征纳米非晶金刚石薄膜的表面形貌、空间结构、元素成分和化学键构成，同时探讨样品偏压这一工艺参数对该薄膜质量的影响。随后，按照医疗器械生物学评价标准，通过体外细胞毒性实验和口腔粘膜接触实验，对纳米非晶金刚石薄膜的生物相容性能进行评价。接下来，采用常规划痕实验，测量不同样品偏压条件下以及Ti和TiN两种中间层预处理条件下纳米非晶金刚石薄膜的膜基临界载荷，并探讨样品偏压和中间层预处理对该薄膜结合强度的影响。最后，采用粗糙度仪和接触角测量系统测量镀膜前后钴铬合金及纯钛表面粗糙度和三种液体接触角，并计算镀膜前后两种牙科金属的表面自由能；通过细菌粘附实验比较镀膜前后钴铬合金及纯钛表面变形链球菌、白色念珠菌、粘性放线菌的粘附数量，并结合表面粗糙度和自由能的变化，深入探讨钴铬合金和纯钛表面所镀纳米非晶金刚石薄膜影响细菌粘附的机制。本课题研究的结果如下： 1.采用过滤阴极真空电弧沉积系统在钴铬合金及纯钛表面制备的薄膜具有纳米级厚度，由sp~3键和sp~2键碳原子组成，且sp3键含量大于70%，符合纳米非晶金刚石薄膜的质量标准。随样品偏压的增大，两种牙科金属镀膜的sp3键含量均呈现先升高后降低的趋势，钴铬合金和纯钛镀膜的最佳样品偏压分别为200v及250v。 2.纳米非晶金刚石薄膜的细胞相对增殖率均大于90%，细胞毒性评级≤1级，粘膜刺激指数为0，具备非常良好的生物相容性。 3.随样品偏压的增大，钴铬合金和纯钛镀膜的结合强度均呈现先升高后降低的趋势，其最佳样品偏压值分别为200v及250v。Ti和TiN两种中间层预处理后，纳米非晶金刚石薄膜与衬底的结合强度显著提高，钴铬合金采用Ti中间层时膜基结合强度最好，纯钛采用TiN中间层时膜基结合强度最佳。 4.镀膜后钴铬合金及纯钛的表面粗糙度均显著降低，同时，钴铬合金的表面能增大明显，但是纯钛表面能的变化不显著。经纳米非晶金刚石薄膜表面处理后，钴铬合金及纯钛表面变形链球菌、白色念珠菌及粘性放线菌的粘附数量均出现了显著降低，表明纳米非晶金刚石薄膜可以改善这两种义齿金属材料表面的细菌粘附性能。
【学位单位】：第四军医大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：R783.6
【文章目录】：
缩略语表
中文摘要
Abstract
前言
文献回顾
    第一部分纳米非晶金刚石薄膜的研究及应用
    第二部分类金刚石薄膜的结合强度研究现状
    第三部分口腔义齿表面细菌粘附的研究现状
正文
    第一部分纳米非晶金刚石薄膜在牙科钴铬合金和纯钛表面的制备及表征
        实验一纳米非晶金刚石薄膜在钴铬合金表面的制备及表征
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
        实验二纳米非晶金刚石薄膜在纯钛表面的制备及表征
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
        实验三样品偏压对纳米非晶金刚石薄膜 SP3键含量的影响
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
    第二部分牙科钴铬合金表面所镀纳米非晶金刚石薄膜的生物相容性能研究
        实验一纳米非晶金刚石薄膜的体外细胞毒性实验
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
        实验二纳米非晶金刚石薄膜的粘膜接触实验
            1 材料和实验动物
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
    第三部分工艺参数和中间层预处理方法对纳米非晶金刚石薄膜膜基结合强度的影响
        实验一样品偏压对纳米非晶金刚石薄膜膜基结合强度的影响
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
        实验二中间层预处理对纳米非晶金刚石薄膜结合强度的影响
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
    第四部分牙科钴铬合金及纯钛表面所镀纳米非晶金刚石薄膜对细菌粘附的影响
        实验一牙科钴铬合金及纯钛表面所镀纳米非晶金刚石薄膜的表面粗糙度研究
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
        实验二牙科钴铬合金及纯钛表面所镀纳米非晶金刚石薄膜的表面自由能研究
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
        实验三牙科钴铬合金表面所镀纳米非晶金刚石薄膜对细菌粘附的影响
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
        实验四纯钛表面所镀纳米非晶金刚石薄膜对细菌粘附的影响
            1 材料和仪器设备
            2 实验方法
            3 实验结果
            4 讨论
            5 结论
全文总结
参考文献
个人简历和研究成果
致谢

【参考文献】