类金刚石(Diamond-Like Carbon,DLC)薄膜是一种具有优良耐磨性、化学惰性及生物相容性的新型涂层材料,在用于人工关节表面改性过程中,可降低磨屑和金属离子的产生,但在DLC改性关节长期应用过程中,磨屑的产生仍是不可完全避免的。在DLC改性关节服役时,会产生DLC磨屑。其尺寸由纳米到微米级变化,形态各异。同时,DLC改性关节服役时,由于在摩擦热、剪切力及摩擦介质等复杂因素的共同作用使得DLC薄膜发生石墨化转变,导致产生的DLC磨屑的结构异于DLC薄膜,即产生不同sp~2/sp~3比例的DLC磨屑。这些具有不同结构的磨屑引起了人们的广泛关注,DLC磨屑的产生和释放是否会引起DLC改性关节假体周围组织发生不良反应,激活巨噬细胞、产生炎症反应最终引起植入假体发生骨溶解而使得假体植入失效呢?因此,为了进一步促进DLC薄膜在人工关节改性的应用,需进一步研究这些不同结构磨屑的生物安全性。但由于DLC薄膜良好的耐磨性,以及人体内环境的循环,难以收集体内服役产生的DLC磨屑,并评价其生物相容性。因此在本研究中,拟通过体外制备与体内产生的DLC磨屑,具有相似尺寸、形态及结构的模拟产物,并评价这些磨屑的结构和浓度变化对其生物相容性的影响,以进一步促进DLC薄膜在人工关节改性上的应用。本文通过纳米金刚石真空退火,分别在300℃、500℃和700℃条件下制备了不同结构纳米碳颗粒(NCs),利用拉曼光谱、X射线光电子能谱和透射电镜等表征NCs颗粒的结构和物理化学性能,并利用Zeta电位检测颗粒表面电学性质。研究了颗粒的巨噬细胞炎症反应以及成骨细胞毒性作用。探讨了 NCs颗粒的结构和浓度变化对其生物相容性的影响,研究了 NCs颗粒的表面物理化学性质及电学性质与其生物相容性的相互关系。研究结果表明,利用不同温度真空退火制备了具有不同结构的纳米碳颗粒(NCs),这些NCs颗粒尺寸为～10nm,且均为圆形,具有与DLC改性关节服役时产生的DLC磨屑相似的尺寸和形状。真空退火使颗粒中逐渐呈现石墨碳,且随着退火温度的升高,NCs颗粒中的石墨成分升高,sp~2/sp~3比例增加。由于NCs颗粒中石墨碳的出现,使得NCs颗粒表面呈负电性。与此同时,由于细胞膜表面的负电性,NCs颗粒与细胞共培养时会产生静电排斥作用,降低了 NCs颗粒对细胞的毒副作用,因此不同sp~2/sp~3比例的NCs颗粒呈现较好的成骨能力,巨噬细胞炎症反应较低,炎症因子(IL-6和TNF-α)的释放量少。同时由于不同sp~2/sp~3比例NCs颗粒表面电学性质差异不大,使得NCs颗粒与细胞作用并不存在显著性差异,均呈现良好的生物相容性。研究浓度对磨屑生物相容性的影响发现,NCs颗粒对细胞的毒性作用呈现浓度依赖性,即随着颗粒浓度的升高,巨噬细胞炎症反应和成骨细胞毒性增强。同时,当NCs颗粒浓度高达5μg/mL时,对巨噬细胞、成骨细胞毒性显著增大本文研究结果表明,NCs颗粒结构不同,颗粒表面具有不同的电学性质,进一步影响了 NCs与巨噬细胞和成骨细胞的相互作用。NCs颗粒的结构在一定范围内变化对其生物相容性并无影响,仍呈现较好巨噬细胞和成骨细胞相容性。NCs颗粒浓度影响其生物相容性,随着NCs颗粒浓度升高,NCs对巨噬细胞和成骨细胞毒性越大。