鈦金屬本身由於其優異的機械性質、抗腐蝕性與疲勞強度，因此已廣泛應用於骨科與牙科領域中，並且透過不同的表面改質方式可以達到良好的骨整合能力，其中陽極氧化法可於表面製備出有序且可控性高的奈米孔洞或是奈米管結構，這樣的奈米結構已被證實具有促進骨間質幹細胞分化的作用；然而此種具備良好生物活性之二氧化鈦塗層的機械性質不足，在臨床手術中易有脫落的現象進而引發周圍組織的不良反應，本研究藉由新型碳化鈦奈米管陣列，來產生較佳機械性質的表面結構。此外，實驗中進一步以組蛋白 (Histone type 2A) 作為陽離子型抗菌劑，該類抗菌劑具有高度正電之表面電荷，易於和帶有陰電性的細菌細胞膜表面結合從中破壞細菌細胞膜表面，或是進入細菌體內干擾DNA的合成並影響其正常生理?能，因此實驗中透過探討其對於不同奈米管表面結構與性質之吸附能力，來達到有效的抑制細菌生物膜的生長。 本研究利用陽極氧化 (anodized titanium oxide ATO) 在鈦基材上製備出二氧化鈦奈米管陣列，並利用真空熱處理方式 (vacuum heat treatment VHT) 將碳原子置換掉氧原子來獲得碳化鈦奈米管，接續分別利用低溫射頻氧電漿 (RF oxygen plasma treatment)及自組裝單分子膜技術 (self-assembled monolayer SAMs)來進行表面化學性改質以獲得特殊表面，預期可以改善碳化鈦奈米管之生物親和性與蛋白質吸附能力。 第一部分的研究在於透過調控陽極氧化之電壓所形成之不同管徑的奈米管，來找到最佳組蛋白吸附量之參數，並且比較二氧化鈦與碳化鈦奈米管對於組蛋白吸附的差異。第二部分則是藉由胺基(-NH2)與羧酸基(-COOH)自組裝單分子膜對碳化鈦奈米管進行接枝，分別形成帶正電和帶負電的表面官能基團，在電荷吸引的狀況之下提升組蛋白於碳化鈦奈米管的吸附能力，進而提供較強的化學鍵結。 在抗菌測試方面，使用大腸桿菌 (Escherichia coli) 和金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)，結果由3小時之時間抑制曲線顯示組蛋白之大腸桿菌最小抑菌濃度為80 μg/mL，金黃色葡萄球菌則為160 μg/mL；此外透過掃描式電子顯微鏡觀測細菌的形貌，並發現到細菌體破裂的狀況。接著評估組蛋白吸附於材料表面時的抗菌效果，其中在組蛋白吸附的組別中細菌濃度皆有顯著性的減少。最後本實驗以不同管徑的二氧化鈦和碳化鈦奈米管來評估其細胞貼附，細胞增生和細胞分化的能力，結果證實大管徑碳化鈦奈米管表面具有較佳的細胞增生表現而小管徑的組別則是顯示較好的細胞分化能力，以上都證實了本研究製備出同時具有抗菌能力和增加細胞活性之表面改質方式。
Evaluate Histone adsorption of TiC nanotube arrays to improve its antibacterial activity
志融, 柯. (Author). 2020
學生論文: Doctoral Thesis