硅水凝胶常压等离子体引发接枝表面改性研究

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常压等离子体引发接枝改性技术是提高生物材料表面亲水性及生物相容性的重要手段。其中血液相容性和细胞相容性是生物医用材料研究与发展的主要内容之一,越来越多的研究结果表明乙烯基磷酰胆碱衍生物及N-乙烯基吡咯烷酮都表现出良好的抗凝血性能和细胞相容性,通过在生物材料表面构建这类乙烯基单体,可以达到物理学性能和生物相容性的统一。 本文合成并表征了甲基丙烯酸酯封端羟基改性聚二甲基硅氧烷预聚物(GKF8010),通过紫外固化制备了硅水凝胶膜材料。运用He常压辉光放电等离子体表面改性技术,研究了等离子体引发接枝反应的工艺过程,分析了处理功率、处理时间、气体流量等因素对膜材料重量损失和膜表面亲水性的影响。结果表明,等离子体处理功率和处理时间对硅水凝胶膜的重量损失及其表面的亲水性有重要的作用,失重率在处理功率为60W,处理时间为40s时达到最大,利用常压等离子体处理硅水凝胶膜可以显著改善其表面亲水性,在功率为60W、处理时间为30s的等离子体处理工艺参数下,薄膜表面的水接触角由101°迅速下降到23°,但是等离子体处理后的硅水凝胶膜表面的亲水性在7天后基本消失。 应用He常压辉光放电等离子体引发接枝的方法将含有乙烯基的磷酰胆碱(MPC)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)构建到硅水凝胶膜的表面,使硅水凝胶获得了长久、稳定的活性表面层,并进一步考察了改性后材料的亲水性、透光性、力学性能、血小板粘附及细胞相容性等。 在不同的等离子体处理参数下对硅水凝胶膜表面形成的过氧化物浓度进行了测定,结果表明膜的表面过氧化物浓度随着处理时间的延长而增大,在60W的处理功率下,时间为60s时,过氧化物的浓度最大。本文同时研究了He常压辉光放电等离子体处理的工艺过程和引发接枝的条件,分析了等离子体处理功率、处理时间、He流量,以及接枝反应温度、反应时间、单体浓度等因素对改性后硅水凝胶材料表面接枝效果的影响。测定并讨论了改性前后膜的力学性能、亲水性、透光性、血液相容性等。通过XPS,ATR-FTIR对接枝膜表征,确定MPC和NVP都已成功的接枝到材料的表面。水接触角实验和表面能测量表明,改性后的硅水凝胶膜表面亲水性得到极大的改善。体外血小板粘附实验和细胞相容性实验表明,改性后的硅水凝胶具有很好的抗凝血性能和细胞相容性,可望作为一种性能优良的生物医用材料得到更广泛的应用。
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