利用低氣壓電容耦合放電等離子體對聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面進行親水改性,對比分析了Ar、N2、Air和O2四種等離子體放電氣體和不同放電功率對其表面的影響。結果表明,經等離子體處理后的PMMA表面親水性和抗蛋白性能均有不同程度的改善,其中Ar等離子體主要起刻蝕的作用,N2、Air和O2等離子體在對PMMA刻蝕的同時,接枝的官能團對其表面性能的改變起到主導作用。
甲基丙烯酸甲酯(PMMA)憑借易加工、高強度和低組織排異反應等優點,被用作基體材料,廣泛應用于生物醫用復合材料領域。作為一種醫用材料,生物醫用復合材料綜合了基體與增強材料各自的優點,使得復合材料兼具各組分的優勢。利用PMMA的優勢性能,能夠很好解決傳統醫用金屬材料與組織結合不牢固,生物活性差,以及生物陶瓷材料脆性大、不抗彎等問題。然而在醫用復合材料粘接過程中,由于PMMA的表面潤濕性差,醫用粘接劑無法完全潤濕,粘接不牢固,使用一段時間后基體與增強組分脫落,導致可靠性差。另一方面,在組織環境中,由于PMMA表面非特異性蛋白吸附,往往引起細菌感染和局部炎癥。國內外大量研究表明,引入極性官能團或者增加粗糙程度可以提高親水性,可使醫用粘合劑更好潤濕表面,從而增強醫用復合材料的可靠性。引入表面的親水官能團還能夠與游離水之間形成緊密結合的水合層,排斥蛋白質的接近與吸附,提高組織相容性。
表面親水性的變化
實驗中分別采用Ar、N2、Air和O2作為等離子體工作氣體,對PMMA表面進行改性處理。不同工作氣體放電等離子體對PMMA表面親水性的改善存在一定的差異,如圖1所示,其中經Ar等離子體處理后,改性樣品的表面親水性最弱。在等離子體中,電子與Ar發生非彈性碰撞產生激發態的Ar原子,對PMMA表面發生轟擊并起到刻蝕作用。一般認為,等離子體刻蝕形貌有利于液滴在表面鋪展。對比N2、Air和O2等離子體對PMMA親水化改性效果,N2等離子體的親化效果不及含有O2分子的Air和O2等離子體。這三種均屬于反應性氣體等離子體,在與PMMA表面作用過程中,不僅有物理刻蝕的效果,還會引發樣品表面的接枝反應,導致其表面化學組成的變化,促進其親水性的進一步改善。相比較物理刻蝕...