立方氮化硼生物涂层首秀

在人口逐渐老龄化的社会中，人们对具有优异的材料-生物组织界面稳定性的医疗假体植入设备的需求不断增长。这些植入装置需要在生物环境中服役并保持其稳定性。由于腐蚀和磨损等原因，未镀膜的金属植入装置在长期使用中通常表现出较差的生物相容性，而当前通用的生物相容性涂层则很容易磨损且耐热性低，因此稳定性较差。立方氮化硼(cBN)具有闪锌矿晶体结构，是硬度仅次于金刚石的材料。与金刚石相比，cBN的主要优点是其高化学惰性，即使在高温条件下也具有高抗氧化性。在过去的30年中，由于cBN的超高硬度和大带隙能，其在机械和电子领域受到了很多的关注。然而，要想形成cBN膜将不可避免地承受高能离子冲击，因此很难形成高质量的cBN气相沉积膜。因此，目前尚未有研究尝试将cBN应用于生物涂层，导致其在生物学领域上的潜力一直被忽略了。

日本九州大学Jason H. C. Yang和Kungen Teii等人通过使用等离子增强化学气相沉积法制备了高质量的、具有较高体外生物相容性的cBN膜。当在氢和氮等离子体中化学处理cBN膜时，无论是否受到低能离子的影响，由于去除了末端cBN表面的氟原子，使其表面自由能的极性部分显着增加，导致cBN膜变得超亲水。在该超亲水cBN膜上，研究者确认了成骨细胞的成功增殖和分化，并且通过生物矿化形成了矿物质沉积，其结果与对照样品纳米晶金刚石膜相当。该研究表明，cBN在生物医学应用中作为无细胞毒性的超硬涂层材料具有很高的潜力。该研究以题为"BiocompatibleCubic Boron Nitride: A Noncytotoxic Ultrahard Material"的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。 (腾讯新报)