低温等离子体技术在生物医用材料中的应用


    合成高分子材料无法完全满足作为生物医用材料所需要的生物相容性和高度的生物功能要求。为解决这些问题,采用低温等离子体表面改性技术以其特有的优点在生物医用材料中已经被广泛的应用。通过等离子体处理后,能够在高分子材料表面固定生物活性分子,达到作为生物医用材料的目的。
    金属生物材料是指能植入生物体内或能与生物组织相结合的材料,主要用于对人体某些组织和器官的加固、修复和替代。它包括医用不锈钢、医用磁性合金、医用钴合金和形状记忆合金等。金属生物材料应具有较好的力学性能和功能特性,在将其植入生物体内时,还应满足生物相容性的要求,避免生物体对材料产生排斥反应,以及材料对生物体产生不良反应。金属生物材料用于生物体内时,由于生理环境的腐蚀可造成金属离子向周围组织扩散,从而导致毒副作用及植入失效。而植入材料和生物体的相互作用仅在表面几个原子层处,因此,可对金属材料进行表面改性,使材料的金属特性与表层生物活性更好地结合起来,为金属生物材料的应用打下良好的基础。金属生物材料表面改性方法包括化学和物理方法。化学方法属湿法,工艺操作较复杂,而且需要使用对人体和环境都有污染的化学试剂。与其相比,低温等离子体技术属干法工艺,具有操作简便,易于控制,处理材料所需时间短,无环境污染的优点,并且对材料表面的作用只涉及数百纳米,基体性能不受影响。在金属生物材料表面改性方面开创了一条新的途径,在生物医学领域已受到越来越多的重视。
    低温等离子体的电子能量一般约为几个到几十个电子伏特,高于聚合物中常见的化学键能因此,等离子体可以有足够的能量引起聚合物内的各种化学键发生断裂或重组。表现在大分子的降解,材料表面和外来气体、单体在等离子体作用下发生反应。近年来,等离子体表面改性技术在医用材料改性上的应用已成为等离子体技术的一个研究热点。低温等离子处理分为等离子体聚合和等离子体表面处理。等离子体聚合是利用放电把有机类气态单体等离子化,使其产生各类活性物质,由这些活性物质之间或活性物质与单体之问进行加成反应形成聚合膜。而等离子体表面处理是利用非聚合性无机气体(Ar2、N2、H2、O2等)的等离子体进行表面反应,通过表面反应在表面引入特定官能团,产生表面侵蚀,形成交联结构层或生成表面自由基,在经等离子体活化而成的表面自由基位置,能进一步反应产生特定官能团,如氢过氧化物。较为普遍的是在高分子材料表面导人含氧官能团。如-OH、-OOH等。还有人在材料表面引入了胺基。在材料表面生成自由基或引入官能团后,就可与其他高分子单体反应进行接枝(即材料表面形成的自由基或官能团引发单体分子与之发生作用)或聚合,或直接在材料表面固定生物活性分子。在低温等离子中由于存在离子和自由电子、自由基,其提供了常规化学反应器中所没有的化学反应条件,既能使原气体中的分子分解,又可以使许多有机物单体产生聚合反应。等离子体聚合可提供超薄、均匀、耐磨的连续薄膜,而且具有较好的粘附性,其他性能也优于化学法制备的聚合膜。
    生物医用材料主要有两大类。
    第一类:
    是指用于医疗的能植入生物体或能与生物组织相结合的材料。因此,作为这类生物医用材料除了要具有一定的功能特性和力学性能外,还必须满足生物相容性的基本要求。否则生物体会对材料产生排异反应,材料也会对生物体产生不良影响,如引起炎症、癌症等。一般说来,纯合成材料是不可能同时满足这些要求的。由于生物材料和生物体接触时主要是在表面,因此可以对人工合成的生物材料进行表面改性。其方法主要有两种:一种是将功能材料与生物相容性好的材料复合在一起;另一种是对功能材料进行表面改性,从而使其具备良好的生物相容性。
    第二
类:
    是指用于医疗的生物耗材。如酶标板、细菌计数培养皿、细胞培养皿、组织培养皿、培养瓶的亲水处理。经过等离子体处理后细菌培养皿表面由疏水变为亲水,并获得支持细胞黏附铺展的能力,并适用于细胞培养。另外,在注射器、医用导管、生物芯片、医用包装材料的印刷等方面也大量的采用低温等离子体技术。


 




HPD-2400次大气辉光放电处理机可以处理:
细胞培养板、96孔细胞培养板、贴壁细胞培养板、可拆卸高吸附酶标板、组织细胞培养皿、各种组织细胞培养皿、生物芯片、支架、钢针回弹式安全自毁一次性注射器。
RFD-200/F射频低温等离子可以处理:
细胞培养板、组织细胞培养皿、100mm细胞培养皿、60mm细胞培养皿、35mm细胞培养皿、96孔不可拆卸酶标板、24孔细胞培养板、6孔细胞培养板。
射流等离子可以处理各种一次性的注射器针头、丝印等工艺。