吴凌, 谭继, 钱仕, 葛乃建, 刘宣勇

无机材料学报 2022, 37 (11): 1217-1224. DOI:10.15541/jim20220140

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镍钛合金血管支架植入后可引发血栓和支架再狭窄, 且对损伤的血管内壁无修复作用, 需进行表面改性赋予其抗凝血和促内皮化生物学功能。本研究采用等离子体浸没离子注入与沉积(PIII&D)技术将钽(Ta)注入至镍钛合金, 研究Ta离子注入对镍钛表面理化特性及生物学性能的影响规律。结果表明, 调控Ta离子注入时间, 可在镍钛表面分别构建含Ta、Ta/Ta₂O₅、Ta/Ta₂O_5-_x/Ta₂O₅三种不同组分的改性层。各种改性样品中, 含Ta/Ta₂O_5-_x/Ta₂O₅的改性镍钛表面亲水性均更好, 可提供更多细胞附着位点, 促进人脐静脉内皮细胞早期粘附和铺展, 并提高其增殖能力。相比仅含单质Ta的改性镍钛表面, 含Ta/Ta₂O_5-_x/Ta₂O₅改性镍钛表面的血液相容性更高, 血小板粘附数量显著减少, 且基本保持为未被激活的球形状态; 各组改性表面的溶血率远低于5%阈值, 均未发生明显溶血现象。上述结果说明, Ta离子注入改性镍钛血管支架在降低血栓形成、加速内皮化方面具有潜在应用。

XPS全谱结果(图3(a))表明, Ta离子成功注入至镍钛表面, 30Ta-NiTi、60Ta-NiTi、120Ta-NiTi样品的表面Ta原子含量分别为0.67%、1.72%、和6.45%。改性镍钛表面Ta元素XPS高分辨图谱显示, 30Ta-NiTi、60Ta-NiTi、120Ta-NiTi样品的Ta4f高分辨峰存在明显差别(图3(b~d))。30Ta-NiTi样品仅存在位于22.37 eV的Ta4f_7/2特征峰, 对应于单质Ta[23]。而60Ta-NiTi样品还存在位于26.05 eV (Ta4f_7/2)和27.94 eV (Ta4f_5/2)的特征峰[24], 对应于Ta₂O₅。除Ta和Ta₂O₅对应的特征峰, 120Ta-NiTi样品还存在位于24.35 eV的Ta4f_7/2特征峰, 对应于Ta₂O_5-_x[25]。注入时间为30 min, Ta离子主要嵌入至镍钛表层, 以单质Ta形式存在; 注入时间延长至60 min, 镍钛表面改性层的Ta含量过饱和并析出, 被反应腔内残余的氧气氧化形成Ta₂O₅; 注入时间延长至120 min, 改性镍钛表面Ta的析出量进一步增大, 腔体残余的氧气难以将镍钛表面的单质Ta完全氧化, 故形成含氧空位的Ta₂O_5-_x。上述结果表明, 通过调控注入时间, 构建得到了含Ta、Ta/Ta₂O₅和Ta/Ta₂O_5-_x/Ta₂O₅三种不同组分的改性镍钛表面。