Ti（Ta）O2薄膜的表面形貌对血管内皮细胞生长量影响的研究

采用磁控溅射合成不同Ta含量的系列Ti(Ta)O2薄膜。利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对薄膜的表面形貌进行表征。并对薄膜表面进行人脐静脉内皮细胞（HUVEC）种植试验以评价薄膜材料的表面形貌对细胞组织相容性的影响。结果表明，细胞在不同Ta含量的Ti(Ta)O2薄膜表面因表面形貌的不同具有明显不同的粘附、增殖和生长行为。薄膜表面适当的粗糙度有利于细胞的贴附、生长和增殖。该研究指出，通过控制材料表面改性层的特征，可改善其表面细胞生物学行为，并可提高薄膜材料表面生物相容性。
关键词：磁控溅射；Ti(Ta)O2薄膜；表面形貌；内皮细胞

当将人工心脏瓣膜、血管支架等人工器官植入到人体内时，它们不仅与血液接触并相互作用，而且还与人体血管内壁的内皮细胞直接接触并发生作用，因此，研究人工器官的表面包括改性薄膜表面与血管内皮细胞的相互作用不仅必要，而且直到目前已成为限制血液接触人工器官生物相容性全面提高的主要因素[1,2]。有文献认为，在材料表面种植、培养血管内皮细胞是提高材料抗凝血和血液相容性的最理想途径[3]。关于材料表面与血管内皮细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进血管内皮细胞的种植与生长，而关于人工心脏瓣膜、血管支架等所用无机材料的表面改性与血管内皮细胞的种植与生长关系的研究却很少。
2 材料与实验方法
本研究采用磁控溅射合成不同Ta含量的Ti(Ta)O2薄膜。利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对薄膜的表面形貌进行表征。用酶溶液及M199液分别先后消化和冲洗健康剖宫产妇的脐静脉，获取脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)液。试样放于6孔细胞培养板中，在37℃+5%CO2环境下的细胞液中培养3d，随后固定、脱水、脱醇及临界点干燥，并于电子显微镜下观察细胞的粘附、增殖与生长情况。
3 实验结果与分析
图1为Ti(Ta)O2薄膜的表面形貌的扫描电子显微镜照片。
图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 由图1可见，Ti(Ta)O2薄膜的表面形貌随Ta含量的不同具有明显区别，低Ta含量的薄膜表面颗粒细小，而Ta含量高的薄膜表面晶粒粗大。
图2为Ti(Ta)O2薄膜的表面形貌的原子力显微镜照片。从图可以看出，Ta含量高的Ti(Ta)O2薄膜表面虽然颗粒粗大，但表面却较光滑。在Ta含量低的Ti(Ta)O2薄膜表面具有许多的尖锐小峰。这表明，在薄膜沉积和生长过程中，Ta原子能加速Ti和O原子的扩散而有利于薄膜的晶粒长大，且以台阶状长大使表面光洁。