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In vitro analysis of cell compatibility of TiCuN films with different Cu contents
Surface & Coatings Technology ( IF 5.4 ) Pub Date : 2021-01-02 , DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.126790
X.Y. Luo , D.L. Ma , P.P. Jing , Y.L. Gong , Y. Zhang , F.J. Jing , Y.X. Leng

TiN film has been used in the surface modification of orthopaedic implants due to its favorable biocompatibility and tribological properties. Copper ions have low toxicity and biological functions. In this study, copper was doped to TiN film to enhance the viability of osteoblast and decrease the inflammatory response of macrophages for TiCuN film applications in orthopaedic implants. TiCuN films with different Cu contents were deposited on Si wafers by direct current (DC) magnetron sputtering technique. The effects of Cu content on the TiCuN film structure, surface morphology, and surface energy were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and contact angle measurements. The results demonstrated that Cu doping could suppress the columnar structure of TiN films, change the surface of the TiN film from hydrophilic to hydrophobic, and reduce its surface energy. When the Cu content reached 11.1 at.%, Cu nanocrystals were formed in the TiCuN film. The biocompatibility of the TiCuN films with different Cu contents was analyzed based on osteoblasts and macrophages. The results demonstrated that the viability and morphology of osteoblasts on the TiCuN films with a Cu content of 2.4 at.% were significantly improved compared with those of the CoCrMo alloy and TiN film. The inflammatory response induced by the TiCuN films with Cu contents of 2.4 and 4.2 at.% was lower than that induced by the CoCrMo alloy and TiN film without Cu doping. The TiCuN film with optimum Cu content of 2.4 at.% promoted the viability of osteoblasts and reduced the inflammatory response of macrophages.



中文翻译:

不同Cu含量的TiCuN薄膜的细胞相容性体外分析,不同Cu含量的TiCuN薄膜的细胞相容性体外分析,不同Cu含量的TiCuN薄膜的细胞相容性体外分析

TiN膜由于其良好的生物相容性和摩擦学特性,已被用于整形外科植入物的表面改性。铜离子具有低毒性和生物学功能。在这项研究中,将铜掺杂到TiN膜上以增强成骨细胞的生存能力,并减少整形外科植入物中TiCuN膜应用中巨噬细胞的炎症反应。采用直流磁控溅射技术在硅片上沉积了不同Cu含量的TiCuN薄膜。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量研究了Cu含量对TiCuN膜结构,表面形态和表面能的影响。结果表明,Cu掺杂可以抑制TiN薄膜的柱状结构,将TiN膜的表面从亲水性变为疏水性,并降低其表面能。当Cu含量达到11.1原子%时,在TiCuN膜中形成Cu纳米晶体。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。并减少其表面能。当Cu含量达到11.1原子%时,在TiCuN膜中形成Cu纳米晶体。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。并减少其表面能。当Cu含量达到11.1原子%时,在TiCuN膜中形成Cu纳米晶体。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。与CoCrMo合金和TiN膜相比,显着提高了4 at。%。Cu含量分别为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应低于CoCuMo合金和未掺杂Cu的TiN膜引起的炎症反应。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。与CoCrMo合金和TiN膜相比,显着提高了4 at。%。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。

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TiN膜由于其良好的生物相容性和摩擦学特性,已被用于整形外科植入物的表面改性。铜离子具有低毒性和生物学功能。在这项研究中,将铜掺杂到TiN膜上以增强成骨细胞的生存能力,并减少整形外科植入物中TiCuN膜应用中巨噬细胞的炎症反应。采用直流磁控溅射技术在硅片上沉积了不同Cu含量的TiCuN薄膜。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量研究了Cu含量对TiCuN膜结构,表面形态和表面能的影响。结果表明,Cu掺杂可以抑制TiN薄膜的柱状结构,将TiN膜的表面从亲水性变为疏水性,并降低其表面能。当Cu含量达到11.1原子%时,在TiCuN膜中形成Cu纳米晶体。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。并减少其表面能。当Cu含量达到11.1原子%时,在TiCuN膜中形成Cu纳米晶体。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。并减少其表面能。当Cu含量达到11.1原子%时,在TiCuN膜中形成Cu纳米晶体。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。与CoCrMo合金和TiN膜相比,显着提高了4 at。%。Cu含量分别为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应低于CoCuMo合金和未掺杂Cu的TiN膜引起的炎症反应。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。与CoCrMo合金和TiN膜相比,显着提高了4 at。%。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。

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TiN膜由于其良好的生物相容性和摩擦学特性,已被用于整形外科植入物的表面改性。铜离子具有低毒性和生物学功能。在这项研究中,将铜掺杂到TiN膜上以增强成骨细胞的生存能力,并减少整形外科植入物中TiCuN膜应用中巨噬细胞的炎症反应。采用直流磁控溅射技术在硅片上沉积了不同Cu含量的TiCuN薄膜。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量研究了Cu含量对TiCuN膜结构,表面形态和表面能的影响。结果表明,Cu掺杂可以抑制TiN薄膜的柱状结构,将TiN膜的表面从亲水性变为疏水性,并降低其表面能。当Cu含量达到11.1原子%时,在TiCuN膜中形成Cu纳米晶体。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。并减少其表面能。当Cu含量达到11.1原子%时,在TiCuN膜中形成Cu纳米晶体。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。并减少其表面能。当Cu含量达到11.1原子%时,在TiCuN膜中形成Cu纳米晶体。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。基于成骨细胞和巨噬细胞,分析了不同Cu含量的TiCuN薄膜的生物相容性。结果表明,与CoCrMo合金和TiN膜相比,Cu含量为2.4at。%的TiCuN膜上成骨细胞的活力和形态得到了显着改善。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。与CoCrMo合金和TiN膜相比,显着提高了4 at。%。Cu含量分别为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应低于CoCuMo合金和未掺杂Cu的TiN膜引起的炎症反应。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。与CoCrMo合金和TiN膜相比,显着提高了4 at。%。Cu含量为2.4和4.2 at。%的TiCuN膜引起的炎症反应比CoCuMo合金和没有Cu掺杂的TiN膜引起的炎症反应要低。最佳Cu含量为2.4 at。%的TiCuN膜可促进成骨细胞的活力并减少巨噬细胞的炎症反应。

更新日期:2021-01-14
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