聚醚醚酮表面低温等离子体改性的实验研究

发布时间：2020-04-17 02:18

【摘要】：目的:本实验采用低温等离子体改性方法对聚醚醚酮(PEEK)植入材料进行表面处理,以此可以在PEEK的表面形成纳米尺度的拓扑结构,并通过细胞实验探讨不同种类低温等离子体处理对PEEK植入材料生物学活性的影响,为PEEK材料在口腔领域的广泛应用奠定良好的理论基础。方法:将PEEK标准试件随机分为不经任何处理组(对照组)、氩气等离子体处理组(氩气组)、氮气等离子体处理组(氮气组)、90%氩气加10%氮气等离子处理组(氩气+氮气组),在各组不同的参数条件下制备试件;利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察各组试件的表面微观形貌以及粗糙度;接触角测量仪测定各组试件表面的水接触角;X射线光电子能谱仪(XPS)检测材料表面元素成分变化;将MC3T3-EE成骨细胞接种在各组试件的表面与其进行共培养,观察材料表面成骨细胞的黏附、增殖及分化情况,以此综合评价低温等离子体表面改性技术对PEEK生物学性能的影响。结果:EM和AFM结果显示,对照组表面相对比较平整,低温等离子体处理后的各组试件表面均变得凹凸不平,表面出现了纳米尺度的形貌改变。与对照组相比,各改性组的粗糙度均增大,差异具有统计学意义(P0.05),其中氮气组的粗糙度值最大,氩气+氮气组次之,氩气组最小。水分子接触角结果表明,低温等离子体表面改性技术能够明显的降低PEEK材料表面的水分子接触角(P0.05),氮气组降低的幅度最大,氩气+氮气组次之,氩气组最小。XPS结果表明经过等离子体处理之后,各改性组材料表面均引入了氮元素。生物学活性结果显示,氩气、氮气、氩气+氮气低温等离子体处理之后的PEEK无细胞毒性,并且促进了MC3T3-E1成骨细胞在试件表面的黏附、增殖与分化,具有良好的生物学活性,其中氮气组生物学活性最强。结论:氩气、氮气、氩气+氮气低温等离子体改性都可使PEEK表面形成纳米拓扑结构,并且还能显著提高PEEK的生物学活性,其中氮气组作用最强。
【图文】：

微观形貌,氩气,氮气,试件

第３章结果逡逑３．１扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察逡逑图１是各组ＰＥＥＫ试件表面的扫描电镜微观形貌图。可以看出：逡逑经过１５００目的碳化硅砂纸打磨之后，对照组ＰＥＥＫ试件的表面相对逡逑平滑，仅能看到一些因为砂纸打磨而出现的微小而不规则细纹。而逡逑ＰＥＥＫ标准试件经过氩气等离子体处理之后，在试件表面可以看到深逡逑浅不一的沟壑。经过氮气等离子体处理之后也能在试件表面见到深逡逑沟，经过氩气＋氮气等离子体处理之后的试件也呈现了相似的表面形逡逑貌。由此可以总结：ＰＥＥＫ标准试件经过等离子体处理之后，表面变逡逑得粗糙不平。逡逑■■逡逑图１各组ＰＥＥＫ试件表面的扫描电镜微观形貌图（１０００倍）逡逑（Ａ：对照组Ｂ：氩

氩气,表面微观形貌,氮气,试件

逑３．２原子力显微镜（ＡＦＭ）观察逡逑图２是各组ＰＥＥＫ试件表面的原子力形貌图，，各组对应的粗糙逡逑度数值见表２。由ＡＦＭ结果可见，对照组试件与实验组试件呈现明逡逑显不同的表面形貌。对照组试件的表面较为光滑平坦，无任何突起结逡逑构，表面粗糙度Ｒａ值仅为３０．２３±３．１１ｎｍ邋（如图２Ａ所示）。与对照组逡逑相比，氩气处理组的粗糙度增加，Ｒａ值达到了邋９９．６０±５．４３ｎｍ，并且逡逑在其表面可以观察到许多高低不等的突起（如图２Ｂ所示）；与对照逡逑组相比，氮气处理组的表面也可以明显的看到起伏（如图２Ｃ所示），逡逑粗糙度达到了邋１９２．６０±５．８９ｎｍ，较对照组明显增高；氩气＋氮气组表面逡逑也可以观察到许多突起而且突起排列的更加致密（如图２Ｄ所示），逡逑该组的Ｒａ值为１５０．２０±５．２３邋ｎｍ
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R783.1

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