醫學材料

  在化學相容性或化學鍵（jiàn）中表現出來的強界麵（miàn）作用力能增強兩個表麵之間的黏附性。通（tōng）常聚合物具有較低的或中等能量的表麵能，因此很難（nán）在（zài）其表（biǎo）麵進行黏結或進行表麵（miàn）塗層。經氧等離子（zǐ）處理後，聚丙烯的表麵張力從29dyn/cm提高到了72dyn/cm，幾乎達到接觸角為零的全水吸附所需的數值。其他材料表麵經過活（huó）化工藝，會使表麵產生硝化、氨化、和氟（fú）化。等離子體表（biǎo）麵改性可以在表麵形成如胺基、羰基、羥基、羧基等功能團，提高界麵黏（nián）附力。醫用導管、輸液袋、透析過濾器和其他組件，以及醫用注射針（zhēn）頭、用於裝血液的塑料薄膜袋和藥袋的附著都得（dé）益（yì）於（yú）等離子體對（duì）材料表麵的活化工（gōng）藝。

  常規的（de）清洗方法不會完美，常在清洗後仍然（rán）殘留薄薄的一（yī）層汙染物。但如果采取等離子體活化工藝清洗，弱化學鍵將很容易被打斷，即使汙染物殘留是在幾何形狀非常（cháng）複雜的表麵上，也照樣可以去除掉（diào）。等離子體可以去（qù）除（chú）油膜、微（wēi）觀的秀菌或其他汙染物，這（zhè）些汙染（rǎn）物是在存儲過程中（zhōng）或（huò）前期製造工藝中，通過（guò）化學轉化形成的高蒸汽壓的揮（huī）發性氣體黏附在材料表麵形成的。注射成型添加劑、矽基化合物、脫模劑及部分被吸附的汙染物可以通過等離子放電清洗（xǐ），能有效地從塑料、金屬和陶瓷的表麵去除。對後續製造產生幹擾的塑（sù）料添加（jiā）劑（jì）也可以通過等離子（zǐ）體去（qù）除，並且在這個去除過程中不會破壞或更改基底的屬性。此外，采用（yòng）等離子體清洗技術，還可以清（qīng）洗及其（qí）敏感的儀器（qì）零件表麵（miàn）或植入物的表麵。

  等離子體可以改進材料表麵的（de）潤濕性，降低大多數基底材料與水或其他液體的接觸角。實驗證明，材料隻需（xū）要被等離子體處理幾分鍾就（jiù）可以使其表麵的（de）水接（jiē）觸角降低（dī）至少2度。與血液過濾器或各種透析過（guò）濾薄膜一（yī）樣（yàng），也包括透析過濾係統的微濾組件，等離子體同樣也可以賦予織物或無紡布織物永久的親（qīn）水性能。培養皿、滾瓶、微（wēi）載體和細胞膜等細胞培養基質的表麵均可以通過等離子體改性來大大提高其潤濕性。通過控製表麵的化學結構、表麵能和表麵電荷狀（zhuàng）態可以改善細胞生長情況、蛋（dàn）白結（jié）合性能以及特定細胞附著（zhe）性能。

  等離子體處（chù）理無紡布或其他織物布料的表麵，也可以使其具有疏水（shuǐ）性。疏水表現為據水特性，當這種布料浸沒在水溶液中時，不在通過（guò）毛細（xì）管效應吸水。這種技術（shù）同（tóng）樣也適用於某些材料，使其具有疏油性或使紙張、紡織品和過濾元件等（děng）具有（yǒu）疏（shū）水性。四氟化甲烷、六氟化硫（liú）、氟化烴等氟化物，可以用於誘使表麵結構中的氫（qīng）原子被氟（fú）原子替（tì）代，形成類似聚四氟（fú）乙烯的結構，從而使材料表麵（miàn）具有疏水性、化學（xué）惰性以及高化學穩定性。

  等離子體表麵改性的（de）另一個重要應用是（shì）促進細胞生長或蛋白質的結合，以降低血栓的生成。氟（fú）化的聚四氟乙烯塗（tú）層和從有機矽單體中提取的（de）類似有機矽塗層都具有（yǒu）血液相容性（xìng）。薄膜（mó）中氟碳比、潤濕性和存在形態，顯然都與纖（xiān）維蛋白質的吸收和（hé）存儲息息相關，纖維蛋白原（yuán）是一種存在於人體血（xuè）液中並參與凝血過（guò）程的蛋白質。可以采用PECVD製備不（bú）同表麵形（xíng）態的類聚四氟乙烯（xī）薄膜。

  通過等離子聚合可以從有機矽（guī）單體中獲取類矽烷薄膜。SixCyHkOz複合物被用在血液過（guò）濾器中和聚丙烯的中（zhōng）空纖維膜中以塗覆活性炭的顆粒。血液灌溉器是將患者動脈（mò）血液循（xún）環地（dì）引入血液（yè）灌流器中，使血液中的（de）毒物、代謝產物被吸附淨化，然後再輸回體內。血液灌流器中的吸（xī）附劑包括活（huó）性（xìng）炭那、酶、抗原（yuán）、抗體等。其中碳顆粒必須（xū）被聚合物薄膜包覆，以防止細小顆粒進入到血液中;同樣，微孔聚丙烯血液氧合器也要塗（tú）上一層類矽烷聚合物薄膜，目的是為（wéi）了降低聚丙烯表麵的粗糙度，以減少對血液細胞造成的傷害。

  肝素和（hé）類肝素分子、膠原蛋白、白蛋白和其他生命起（qǐ）源分子（zǐ）可（kě）被固定（dìng）在（zài）聚合物表麵上，發揮（huī）抗血栓的作用（yòng）。因（yīn）此，要使這些分子固定在聚合物的表麵，那麽就需要聚（jù）合物被激活，並此對接枝聚合的分子作出響應。這個過程主要以試驗實證的方法為準，用的最多的接枝基團是-NH2、OH和-COOH，這些（xiē）基團主要從非（fēi）沉（chén）積供應原料NH3、O2、H2O中獲取。

  經過氨（ān）氣等離子（zǐ）體（tǐ）處理後的材（cái）料表麵會存在氨基功能團，它類似（sì）於（yú）肝磷酯，可作為抗（kàng）凝劑的附著位點。這種等離（lí）子體在體外醫用器皿上的應用實（shí）例有實驗（yàn）或藥物生產用的培養皿的清洗改性，以及微孔板的表麵改性。這（zhè）種表麵改（gǎi）性還可以（yǐ）提高人體植（zhí）入（rù）物（wù）的（de）生（shēng）物相容性。

  例如（rú），通過提高血溶性塗（tú）層與本體材料（liào）的黏合性能，改善人造血管（guǎn）、隱形眼鏡、給（gěi）藥植入體（tǐ）等植（zhí）入物的（de）生物相容性。在某些應（yīng）用中。若有必要的話，還可以通過材料表麵處理降低蛋白質或細胞的黏附性，如接觸的隱形（xíng）眼鏡和人工晶狀（zhuàng）體材料（liào）。

  很多材料（liào）都會促使蛋白結合，而導致血栓的形成。材料表麵使用抗（kàng）凝（níng）塗層後（hòu），可（kě）以有（yǒu）效（xiào）降低表麵凝血形成血栓的趨勢，但是抗血栓塗（tú）料往往不能很好地與聚合物表麵結合。采用等離子體中的活性自由基使材料表（biǎo）麵通過肝素化（huà）或接枝抗栓官能團，來增加材料表麵有效地化學鍵（jiàn）結合。材料（liào）表麵改性（xìng）的（de）效果由一係列的（de）因素決定，這些因素包括材料基底的選（xuǎn）取、抗血栓（shuān）塗料的成分（fèn）構成和改性後的材料使（shǐ）用（yòng）壽命。動物實驗（yàn）的結果表明，經過等離子體表麵活化改性（xìng）後，在塗覆一層肝素（sù）的聚氨酯導管（guǎn），在使用30天後，沒有出現蛋白附著的現象;隻（zhī）經過等離子（zǐ）體表麵改性而無肝素塗層的聚氨酯導管，出現了少量的蛋白附（fù）著;而未經等離子體表（biǎo）麵改性的導液管則（zé）出現了嚴重的血栓。與未經處理的血液過濾（lǜ）器相比，改（gǎi）性（xìng）後的（de）血液過（guò）濾器大幅減少了血小板的附著量。

  有些時候，通過對體（tǐ）外材料的（de）表麵改（gǎi）性來增強培養細（xì）胞的黏（nián）附（fù）性和培養過程中細胞生長速（sù）率是（shì）十分必要的。在某些特殊（shū）情況下，細胞黏（nián）附性和（hé）培養過程中細胞生長速率是十分必要的。在某些特殊情況（kuàng）下，細胞黏附（fù）效果是保（bǎo）證細胞繁殖的必要（yào）條件，經等（děng）離子體表麵改性後的體外細胞培養皿，在其表麵的細胞繁殖速率明顯（xiǎn）比未處理 培養皿表麵的細胞繁殖速率快。實驗結果表明，聚（jù）酯、聚乙烯和K-樹脂等材料經等離子體改性後，其細胞附著性可明（míng）顯提高。

  與其（qí）他材料（liào）表麵相比，一些有（yǒu）機矽及聚氨酯等聚合物的表麵摩（mó）擦係數較（jiào）高。這種材料製成的器械經等離子體表麵處理後，再塗覆上一層低摩（mó）擦係數的聚合物，表麵就會更加潤滑。例如，等離子體表麵改性後可提高醫用導管表麵上水凝膠塗層的黏附性，水凝膠塗層能降低醫用導管與內血管壁之間的摩擦。用於導（dǎo）尿管、呼吸氣管和心血管的插管，或內窺鏡/腹腔鏡手術的儀器，以及用於眼科（kē）的材料，在與體液接觸（chù）時（shí）應具有良好的疏滑特性，這樣體液（yè）與這些光（guāng）滑的醫療器械表麵接觸時才不會黏附在其（qí）表（biǎo）麵上。被電離的等離子體（tǐ）活（huó）性氣體可抑製造這樣的低摩擦係數的材料表麵。這種低摩擦（cā）係數（shù）的醫（yī）療器械在插入病人體內或從（cóng）體內取出（chū）時，會降低對病人黏膜的機械損傷以及減少病（bìng）人的不適（shì）感。等離子體技術活（huó）等離子體技術結合其他技術，尤其是結合二甲苯聚合物塗（tú）覆（fù）技術，已成功（gōng）在各種醫療器械的製造中得到了應用，如在眼科和影（yǐng）像外（wài）科手術中等（děng）。

  通過薄膜沉積（jī）方法在塑料（liào）產品的（de）表（biǎo）麵沉積一個阻隔層（céng），可以降低酒精、其他液體或蒸汽（qì）在塑料產品表麵的滲透能力。例（lì）如，經過等離子體處理後的高密度聚乙烯可以使這種聚乙烯材料對酒精的滲透能力降低10倍。由於血液與生物材料中的一些化學成分會發生相互作用，這種相互作用會導致血液凝（níng）固，危害人體，所以像矽（guī）橡膠、聚酯、聚四氟乙（yǐ）烯、聚氨酯、PVC等生物（wù）材料（liào）製成的與血液接觸的植入物僅能在血液中（zhōng）停（tíng）留很短的時間。例如，PVC血袋中的二辛脂（zhī）鄰（lín）苯二甲酸酯和某些穩定劑會慢慢（màn）從PVC基底中釋放（fàng）出來，與血液相互反應從（cóng）而引起血液凝（níng）固。等（děng）離子體對PVC材料處理後，在表麵形成一層緊密交（jiāo）聯的防滲（shèn）薄膜，這層膜具有生物相容性，可以在一個較小的範圍內調節膜的分散率，起控製穩定劑等物質傳輸的（de）作用。

  通過等離子體改性膜材料還可以提高對擴散物（wù）質的（de）選擇性。通（tōng）常需要薄膜（mó）材料在保持高滲透率的同時，還應該對滲透物質具有高選擇性。結（jié）合化學（xué）作用或（huò）物理限製，通過（guò）控製孔的大（dà）小可以提高膜表麵的選擇性。血液透析、蛋白質純化等生物分離過程都得益於這一技（jì）術的實施。

  通常（cháng），具有診斷功能的生物傳感器要求把（bǎ）酶或抗體等（děng）生物組分（fèn）固定在傳（chuán）感器的表（biǎo）麵。等離子體的接枝與表麵功能化（huà）處理為生物組分和基底之間（jiān）建立共價鍵提供了便捷（jié）、高效（xiào）的辦法。