低温等离子体处理技术在生物材料改性中的应用

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-08-17

等离子体是正负带电粒子密度相等的导电气体，是由电子、离子、原子、分子或自由基以及光子等粒子组成的集合体。它与固态、液态、气态的物质存在属于同一层次，又称为物质的第四态。

在等离子体处理材料过程中，放电气体将产生带电粒子（电子和离子）、激发态粒子（自由基，亚稳态分子）和光子。通过这些活性粒子在表面产生的物理和化学反应，起到表面清洁、表面刻蚀、表面活化等作用。

低温等离子体技术用于高分子材料的表面改性有其独特的优点：

1、利用等离子体反应的特点赋予改性后的材料表面以各种优良性能；
2、只对材料表面几百nm的范围进行改性，而材料的体相和整体性质不受影响；
3、能够处理各种形状复杂的材料表面；
4、它是一种干式工艺，省去了传统化学工艺中必不可少的烘干、废水处理等工序，节省能源，无公害；
5、具有较强的杀菌作用。

近年来，等离子体处理技术在生物医用材料表面改性方面取得了广泛的应用，其主要范围有：

1、采用等离子束、离子束和溅射刻蚀等物理方法可使材料表面粗糙化化，粗糙的表面有利于细胞的粘附，从而改善材料的生物相容性；
2、利用氧气、氩气等气体处理可增加材料的表面亲水性，同时对有机单体的等离子聚合，可在材料表面接枝亲水性高分子链，也有利于改善材料的亲水性，从而大幅度提高细胞的附着力；
3、利用SO₂气体处理材料表面，或用N₂/H₂等离子体在材料表面引入氨基，并将氨基用碘甲烷极化后，在表面结合肝素等抗凝血材料，可改善材料表面的抗凝血特性；
4、由于等离子体处理可使材料表面形成薄薄的交联层，因此通过对微胶囊的等离子处理能够在微胶囊表面形成一个高度交联的屏障膜，从而可以在较窄的范围能调节药物的扩散释放速度；
5、通过等离子体表面接枝或引入功能性基团可以为酶或抗体等生物分子和支持基材之间形成共价键提供一个简便有效的途径，从而可以制备诊断性生物传感器；
6、利用等离子技术对膜材料的改性可以减少化学阻力，改善化学选择性和孔径的大小等，实现膜材料的高度选择渗透性；
7、等离子体放电产生的高能活性种具有消毒灭菌的作用，其最能方便应用的潜在市场是表面处理和消毒灭菌的同步性。

由于等离子体技术所用的能量低，改性层被严格限制在材料表面，对材料本体性能的影响小，改性条件容易改变和控制等，因此被广泛用于生物材料的表面改性。目前常用的等离子体有O₂、NH₃、N₂等反应性气体以及带有特定官能团的单体。在这些等离子体的作用下，材料表面的化学结构或组成发生变化，生成对细胞的粘附和生长具有促进作用的基团。