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低温正空等离子体在生物材料医学中的应用
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2. 医学诊断 2.1 活化 - 改善细胞和生物材料对临床诊断平台的粘附性 免疫诊断、细胞培养基及其他临床诊断培养基的平台绝大多数是由合成聚合物材料制成。这些材料具有很好的惰性、机械稳定性，同时制造成本也非常低廉，但同时它们的表面性能也有固有的局限性。尤其是它们不能提供足够的结合点来使细胞和具有生物活性的分子有效的结合在它们的表面。有力的、均匀分布的结合点对固定生物材料和体外细胞培养来说是至关重要的。为了进行细胞繁殖和生物分子吸附，必须对合成聚合物平台的表面进行改性来改善它们的性能。 Diener 长期以来为临床诊断培养基的生产厂家提供免疫测定和细胞培养基的等离子活化服务。 2.2 氨化 - 氨化为聚合物材料提供可结合生物和传感器分子的结合点 在生物科学材料技术中，特别是细胞培养和医学诊断平台中，表面氨化是一个很重要的工艺。氨基可以为惰性聚合物平台提供一个吸附生物和传感器分子的结合点。 Diener最新成功开发出一种氨化各种聚合物平台的新方法，氨化后的氨基的数量大大超过了以前的等离子氨化法。我们这种新的"Aminafix"等离子工艺相对于以前的方法，可提供超过5倍的伯氨浓度。 2.3 其他功能性 - 改善生物活性分子对细胞培养平台的选择性粘合 Diener使用气体等离子技术的经验来解决生物材料对培养基和诊断基的粘合性问题。另外，我们已经开发出了提高生物活性分子的选择性粘合的特殊等离子工艺。这种工艺通过在表面提供特殊的化学官能团，使之与生物化学核素发生共价耦合来实现。羧基、羟基、氨基是通过我们的等离子工艺所获得的很重要的化学官能团实例。 3.医疗器械 3.1 微流体器件 微流体装置需要亲水性的表面以便于分析物可以持续平缓的流经 微通道到达这些器械上的探测和处理位置。这种流动可通过各种抽吸、电渗透、热量、机械等方法来实现。微射流器件由疏水性的聚合材料（丙烯酸、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷（PDMS））制成。由这些材料的疏水性导致的一个主要问题就是在微通道中捕集的气泡抑制了液体的流动。即便通道用酒精和缓冲液处理过，仍存在气泡问题。用等离子体处理可以氧化微通道的表面，使它们变成亲水性，从而防止气泡的形成。电动抽吸时的表面电荷密度同样会影响流动速率。等离子体可以有效地促进带电表面的电渗透流动。这是用等离子处理微流体器件的又一个好处。 3.2 医用导管 - 通过减少蛋白质在导管上粘合来尽量减少凝血酶原，提高生物相容性。 为了在提高体内材料的生物相容性，必须解决凝血酶原（容易在表面凝结成血块）的问题。许多没有被改性的材料会促进蛋白质的粘合进而形成了血块。为了解决这个问题，经常在体内材料表面涂覆抗凝血酶涂层。可是有时候这些涂层不能很好的粘合在聚合物表面。 等离子处理通过对表面进行特殊的改性从而大大提高了这些涂层的结合力度。这是通过活化惰性表面来实现的。这种处理的工艺取决于特定的基体材料、抗凝血酶的合成物以及期望的产品寿命。当导管被植入到体内后，血块可能会继续变大从而导致最初的导管移位。人们在这个问题上做了大量的工作，结果显示等离子处理后的导管可以在原位上保持更长的时间。动物实验表明，经过等离子处理并涂上肝磷脂涂层后的聚亚胺酯导管在体内留置30天后没有蛋白质粘附在上面；经过等离子处理但没有肝磷脂涂层的聚亚胺酯导管上粘附了很少量的蛋白质；而没有经过任何处理的聚亚胺酯导管上面形成了大量的血栓。 3.3 药物输送 - 解决药物粘附在计量腔壁上的问题 带有计量腔体的药物输送装置不允许药物粘附在其内壁上。这样可以确保药物输送过程的精确性。等离子可以在计量腔内壁上涂敷一层很薄的碳氟涂层来确保其"不粘"性。通过等离子增加化学气相沉积（PECVD）可以把这种涂层很容易的粘附在大多数材料表面。PECVD的原理是在等离子体内活化单体，诱导它们在基体的工作区域聚合。沉积涂层的表面性能取决于表面几十纳米的性质。气体等离子工艺通过在表面聚合碳氟化合物从而提供了一个值得信赖的、生物相容的、高可控性的绿色的降低材料表面活化能的方法。 3.4 防止生物污染 - 提高体内和体外医疗器械的生物相容性 材料的表面能决定了浸润性、可印刷性、化学稳定性和生物污染等性能。通常，高表面能的材料是亲水性的，对细胞和蛋白质等生物材料是可浸润的；低表面能的材料则表现出疏水和"不粘"的性质。体内和体外的医疗器械需要表面能够阻止蛋白质或细胞的粘附。重复使用的盛载生物废料的容易必须能很容易的清空和清洗。这些例子说明它们的表面需要提高"不粘"和抗生物污染性能。等离子体通过镀上一层碳氟化合物或环氧乙烷涂层来产生抗生物污染层。通过等离子增加化学气相沉积（PECVD）可以把这种涂层很容易的粘附在大多数材料表面。PECVD的原理是在等离子体内活化单体，诱导它们在基体的工作区域聚合。沉积涂层的表面性能取决于表面几十纳米的性质。气体等离子工艺通过在表面聚合碳氟化合物从而提供了一个值得信赖的、生物相容的、高可控性的绿色的降低材料表面活化能的方法。 gym@jrpower.com.cn |
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