金属微粒子内包ダイヤモンドライクカーボンの作製とその応用

含金属颗粒的类金刚石碳的制备及其应用

• 批准号: 16760579
• 负责人: 小林 知洋
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760579/
• 关键词: ダイヤモンドライクカーボン; プラズマイオン注入; PBIID; 細胞接着性; 金属ドーピング; シリコーン; 金属ドープDLC; プラズマイオン注入成膜; 金属ナノ粒子; プラズマエッチング; プラズマイオン注入製膜

プラズマイオン注入製膜(PBIID)装置を用いて、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜の作製を行った。DLC膜は原料ガスにメタン(CH_4)およびトルエン(C_7H_8)を用いて基板上に成膜する場合と、不活性ガスイオンを用いてポリマー表面を炭素化して作製する場合の2通りを行った。炭化水素ガスにより成膜したDLCは水素と窒素のドープ量を変化させ、生体組織親和性の評価を細胞培養試験にて行った。その結果細胞接着率は水素の含有量には影響されないが、窒素に関してはドープ量と正の相関があることが判明した。一方シリコーン(ポリジメチルシロキサン)に対してアルゴン、クリプトンを照射して作製したDLCは、95%以上の細胞接着率(L929細胞)を示した。本手法をチューブ上のシリコーンに適用することにより、雑菌の侵入を防ぐことが可能なカテーテルとして特許申請を行った。本手法で作製したDLCの組成をラザフォード後方散乱分析法(RBS)により解析したところ、照射された不活性ガス原子が内部にトラップされていることが判明した。また、鉄の原子が存在していることが明らかになり、チェンバーや電極材からの混入が示唆された。鉄原子は表面に付着しているのではなく、表面から300nm程度の深さまで分布していることが明らかになり、電場によって加速され注入されていることが判明した。試料近傍に銅板を設置してこの現象を積極的に利用することを試みたところ、同様に試料内部に銅が注入され、金属含有DLCが生成されることが明らかになった。

使用等离子体离子注入沉积（PBIID）系统制造类金刚石碳（DLC）薄膜。 DLC薄膜的制备有两种方法：一种是使用甲烷(CH_4)和甲苯(C_7H_8)作为源气体在基底上形成，另一种是使用惰性气体离子碳化聚合物表面来形成。使用碳氢化合物气体形成的 DLC 薄膜掺杂有不同量的氢气和氮气，并通过细胞培养测试评估其与活体组织的相容性。结果发现，电池粘附率不受氢含量的影响，但与氮的掺杂量呈正相关。另一方面，用氩气和氪气照射硅树脂（聚二甲基硅氧烷）制备的DLC显示出超过95%的细胞粘附率（L929细胞）。通过将这种方法应用到管子上的硅胶上，我们申请了一种可以防止细菌侵入的导管专利。使用卢瑟福背散射光谱法 (RBS) 对使用该方法制备的 DLC 的成分进行分析，结果表明，经辐照的惰性气体原子被捕获在内部。研究还表明铁原子的存在，表明它们是从腔室或电极材料中引入的。很明显，铁原子没有附着在表面，而是分布在距表面约300 nm的深度，这表明它们被电场加速并注入。当我们尝试通过在样品附近安装铜板来利用这一现象时，我们发现铜同样被注入到样品中，产生了含金属的 DLC。

项目成果

Depth profile analysis of the structure an composition of a metal-implanted polyimide

金属注入聚酰亚胺的结构和成分的深度剖面分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: Surface and Coatings Technology 196,1-3
• 作者: Y.Horibe;K.Kishimoto;S.Mori;N.Ikeda;横田敏彦;小林知洋
• 通讯作者: 小林知洋

Cell adhesion to nitrogen-doped DLCS fabricated by plasma-based ion implantation and deposition method

• DOI: 10.1016/j.nimb.2005.08.107
• 发表时间: 2006
• 期刊: Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section B-beam Interactions With Materials and Atoms
• 影响因子: 1.3
• 作者: Toshihiko Yokota;T. Terai;Tomohiro Kobayashi;M. Iwaki