等离子体处理技术在医用高分子材料改性中的应用

等离子体被认为是除固态、液态和气态之外的第四种形态。它是由离子、电子和中子粒子所组成的电离气体,整体显中性,其改性材料表面的作用机理主要归结为粒子的非弹性碰撞。等离子体又分为高温等离子体和低温等离子体,一般来说,高温等离子体主要应用于金属表面改性,而高分子材料表面改性主要采用低温等离子体。通过等离子体改性材料表面后可提高其表面的亲水性、抗凝血性、抗菌性、生物相容性、抗静电性等特性。和其它方法相比,等离子体表面改性具有很多优点,比如,等离子体具有更高的温度和能量密度,在等离子体辅助作用下易于产生活性成分,从而引发在常规化学反应中不能或难以实现的物理变化和化学变化,活性成分包括紫外和可见光子、电子、离子和自由基,可以精确地控制表面处理工艺参数,对表面进行微观改性,并且等离子体处理具有节省能源,减少污染等特点,对环境保护和实现可持续发展显得更有意义。

等离子体处理

一般来讲,高分子材料表面等离子体改性主要包括等离子体处理、等离子体聚合和等离子体表面接枝三个方面。其中,等离子体处理是指将材料曝露于非聚合性气体等离子体中,利用等离子体轰击处理表面,引起高分子处理结构的诸多变化进而对高分子材料表面进行改性的过程,图1-1给出了等离子体处理的示意图。在等离子体处理高分子材料表面过程,由于等离子体中的活性物质与高分子材料表面发生各种相互作用,因此在不同的等离子体处理参数条件下高分子材料表面改性就有不同的作用机理。目前已报道的等离子体处理所采用的气体包括CF4、C2F6、CF3H、CF3Cl、CF3Br、NH3、N2、NO、O2、H2O、CO2、SO2、He、Ar、Kr、Ne等,研究得较多的医用高分子材料包括PU、PVC、PTFE、PP、PMMA、PC等。

图1-1 等离子体处理示意图

等离子体处理技术在医用高分子材料改性中的应用

等离子体处理在提高医用高分子材料表面各种特性方面包括:1)改善生物相容性,包括血液相容性、组织相容性;2)形成交联表面层,减少材料中低分子物的渗透或使药物缓解,或保护医用设备;3)等离子体处理提高高分子医用材料表面,提供能固定生物分子的基材。在提高材料抗凝血性中,等离子体处理具有操作简单,实验效果明显,且对材料基材本体性能影响小等优点,因此人们被广泛应用于改善材料抗凝血性中。