立方氮化硼生物涂層首秀

在人口逐漸老齡化的社會中，人們對具有優異的材料-生物組織界面穩定性的醫療假體植入設備的需求不斷增長。這些植入裝置需要在生物環境中服役并保持其穩定性。由于腐蝕和磨損等原因，未鍍膜的金屬植入裝置在長期使用中通常表現出較差的生物相容性，而當前通用的生物相容性涂層則很容易磨損且耐熱性低，因此穩定性較差。立方氮化硼(cBN)具有閃鋅礦晶體結構，是硬度僅次于金剛石的材料。與金剛石相比，cBN的主要優點是其高化學惰性，即使在高溫條件下也具有高抗氧化性。在過去的30年中，由于cBN的超高硬度和大帶隙能，其在機械和電子領域受到了很多的關注。然而，要想形成cBN膜將不可避免地承受高能離子沖擊，因此很難形成高質量的cBN氣相沉積膜。因此，目前尚未有研究嘗試將cBN應用于生物涂層，導致其在生物學領域上的潛力一直被忽略了。

日本九州大學Jason H. C. Yang和Kungen Teii等人通過使用等離子增強化學氣相沉積法制備了高質量的、具有較高體外生物相容性的cBN膜。當在氫和氮等離子體中化學處理cBN膜時，無論是否受到低能離子的影響，由于去除了末端cBN表面的氟原子，使其表面自由能的極性部分顯著增加，導致cBN膜變得超親水。在該超親水cBN膜上，研究者確認了成骨細胞的成功增殖和分化，并且通過生物礦化形成了礦物質沉積，其結果與對照樣品納米晶金剛石膜相當。該研究表明，cBN在生物醫學應用中作為無細胞毒性的超硬涂層材料具有很高的潛力。該研究以題為"BiocompatibleCubic Boron Nitride: A Noncytotoxic Ultrahard Material"的論文發表在《Advanced Functional Materials》上。 (騰訊新報)