Ti（Ta）O2薄膜的表面形貌對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長量影響的研究

采用磁控濺射合成不同Ta含量的系列Ti(Ta)O2薄膜。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）對(duì)薄膜的表面形貌進(jìn)行表征。并對(duì)薄膜表面進(jìn)行人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）種植試驗(yàn)以評(píng)價(jià)薄膜材料的表面形貌對(duì)細(xì)胞組織相容性的影響。結(jié)果表明，細(xì)胞在不同Ta含量的Ti(Ta)O2薄膜表面因表面形貌的不同具有明顯不同的粘附、增殖和生長行為。薄膜表面適當(dāng)?shù)拇植诙扔欣诩?xì)胞的貼附、生長和增殖。該研究指出，通過控制材料表面改性層的特征，可改善其表面細(xì)胞生物學(xué)行為，并可提高薄膜材料表面生物相容性。
關(guān)鍵詞：磁控濺射；Ti(Ta)O2薄膜；表面形貌；內(nèi)皮細(xì)胞

當(dāng)將人工心臟瓣膜、血管支架等人工器官植入到人體內(nèi)時(shí)，它們不僅與血液接觸并相互作用，而且還與人體血管內(nèi)壁的內(nèi)皮細(xì)胞直接接觸并發(fā)生作用，因此，研究人工器官的表面包括改性薄膜表面與血管內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用不僅必要，而且直到目前已成為限制血液接觸人工器官生物相容性全面提高的主要因素[1,2]。有文獻(xiàn)認(rèn)為，在材料表面種植、培養(yǎng)血管內(nèi)皮細(xì)胞是提高材料抗凝血和血液相容性的最理想途徑[3]。關(guān)于材料表面與血管內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用的研究，目前更多的是聚焦于人工血管等所用聚合物材料表面促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的種植與生長，而關(guān)于人工心臟瓣膜、血管支架等所用無機(jī)材料的表面改性與血管內(nèi)皮細(xì)胞的種植與生長關(guān)系的研究卻很少。
2 材料與實(shí)驗(yàn)方法
本研究采用磁控濺射合成不同Ta含量的Ti(Ta)O2薄膜。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）對(duì)薄膜的表面形貌進(jìn)行表征。用酶溶液及M199液分別先后消化和沖洗健康剖宮產(chǎn)婦的臍靜脈，獲取臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)液。試樣放于6孔細(xì)胞培養(yǎng)板中，在37℃+5%CO2環(huán)境下的細(xì)胞液中培養(yǎng)3d，隨后固定、脫水、脫醇及臨界點(diǎn)干燥，并于電子顯微鏡下觀察細(xì)胞的粘附、增殖與生長情況。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
圖1為Ti(Ta)O2薄膜的表面形貌的掃描電子顯微鏡照片。
圖1 Ti(Ta)O2薄膜表面形貌的SEM照片
（a Ta含量低 b Ta含量高）
Fig 1 SEM surface morphology of Ti(Ta)O2 film 由圖1可見，Ti(Ta)O2薄膜的表面形貌隨Ta含量的不同具有明顯區(qū)別，低Ta含量的薄膜表面顆粒細(xì)小，而Ta含量高的薄膜表面晶粒粗大。
圖2為Ti(Ta)O2薄膜的表面形貌的原子力顯微鏡照片。從圖可以看出，Ta含量高的Ti(Ta)O2薄膜表面雖然顆粒粗大，但表面卻較光滑。在Ta含量低的Ti(Ta)O2薄膜表面具有許多的尖銳小峰。這表明，在薄膜沉積和生長過程中，Ta原子能加速Ti和O原子的擴(kuò)散而有利于薄膜的晶粒長大，且以臺(tái)階狀長大使表面光潔。