低溫等離子體處理技術在生物材料改性中的應用

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2023-08-17

等離子體是正負帶電粒子密度相等的導電氣體，是由電子、離子、原子、分子或自由基以及光子等粒子組成的集合體。它與固態、液態、氣態的物質存在屬于同一層次，又稱為物質的第四態。

在等離子體處理材料過程中，放電氣體將產生帶電粒子（電子和離子）、激發態粒子（自由基，亞穩態分子）和光子。通過這些活性粒子在表面產生的物理和化學反應，起到表面清潔、表面刻蝕、表面活化等作用。

低溫等離子體技術用于高分子材料的表面改性有其獨特的優點：

1、利用等離子體反應的特點賦予改性后的材料表面以各種優良性能；
2、只對材料表面幾百nm的范圍進行改性，而材料的體相和整體性質不受影響；
3、能夠處理各種形狀復雜的材料表面；
4、它是一種干式工藝，省去了傳統化學工藝中必不可少的烘干、廢水處理等工序，節省能源，無公害；
5、具有較強的殺菌作用。

近年來，等離子體處理技術在生物醫用材料表面改性方面取得了廣泛的應用，其主要范圍有：

1、采用等離子束、離子束和濺射刻蝕等物理方法可使材料表面粗糙化化，粗糙的表面有利于細胞的粘附，從而改善材料的生物相容性；
2、利用氧氣、氬氣等氣體處理可增加材料的表面親水性，同時對有機單體的等離子聚合，可在材料表面接枝親水性高分子鏈，也有利于改善材料的親水性，從而大幅度提高細胞的附著力；
3、利用SO₂氣體處理材料表面，或用N₂/H₂等離子體在材料表面引入氨基，并將氨基用碘甲烷極化后，在表面結合肝素等抗凝血材料，可改善材料表面的抗凝血特性；
4、由于等離子體處理可使材料表面形成薄薄的交聯層，因此通過對微膠囊的等離子處理能夠在微膠囊表面形成一個高度交聯的屏障膜，從而可以在較窄的范圍能調節藥物的擴散釋放速度；
5、通過等離子體表面接枝或引入功能性基團可以為酶或抗體等生物分子和支持基材之間形成共價鍵提供一個簡便有效的途徑，從而可以制備診斷性生物傳感器；
6、利用等離子技術對膜材料的改性可以減少化學阻力，改善化學選擇性和孔徑的大小等，實現膜材料的高度選擇滲透性；
7、等離子體放電產生的高能活性種具有消毒滅菌的作用，其最能方便應用的潛在市場是表面處理和消毒滅菌的同步性。

由于等離子體技術所用的能量低，改性層被嚴格限制在材料表面，對材料本體性能的影響小，改性條件容易改變和控制等，因此被廣泛用于生物材料的表面改性。目前常用的等離子體有O₂、NH₃、N₂等反應性氣體以及帶有特定官能團的單體。在這些等離子體的作用下，材料表面的化學結構或組成發生變化，生成對細胞的粘附和生長具有促進作用的基團。