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等离子体改善医用材料表面性能

日期:06-08  点击:245  属于:生物医学
采用等离子体技术处理生物医用材料,能对其表面进行较彻底的改性,并且能提高生物相容性和亲水性。

医用材料按其加工过程中的状态分为金属材料、生物材料和非金属材料三大类。其中,金属材料有合金、钢材和不锈钢等;生物材料有人工器官、组织工程支架、组织培养基等;非金属材料有人工骨、人工皮肤和医用塑料等。

金属材料由于其良好的生物相容性,在医疗器械和临床手术中得到了广泛应用,如手术刀、手术剪、牙钻等。

表面处理是制造医疗器械的重要一环,如在手术中用到的手术刀、手术剪都需要进行表面处理,以防止刀伤的发生。刀具作为一种直接接触人体组织的器械,其表面处理必须满足安全、卫生和功能的要求。

医用材料的运用和发展

目前,国内外学者对医用材料的研究主要集中在以下几个方面:

  • 材料的表面改性,使其具有更好的生物相容性;

  • 人工材料与细胞相互作用研究;

  • 抗菌材料的研究。

  • 功能材料的开发和应用。

医用材料中,高分子类生物医用材料因其具有良好的生物相容性,在临床上被广泛应用。高分子类生物医用材料一般是由两种或多种不同化学性质和物理化学性质的高分子或聚合物通过适当的加工工艺复合而成,以满足人体不同部位对各种性能的要求。

医用材料的表面性能要求

在临床上,医用材料的应用十分广泛,如:各种人造血管、心脏瓣膜、人工关节、人工器官等。

然而,由于医用材料的功能主要是与人体组织相接触,因此医用材料表面必须具有足够的生物相容性,以避免细菌等微生物在其表面生长,特别是在手术过程中可能会造成创伤。因此,医用材料表面的生物相容性是一个十分重要的问题。

从医用材料本身来讲,生物相容性主要包括:生物相容性、血液相容性和细胞毒性。生物相容性是指材料与生物体之间不会引起机体的反应;血液相容性是指材料对血液有良好的吸收和溶出作用;细胞毒性是指材料表面不能引起机体过敏反应。

改善医用材料表面性能的传统工艺

传统的改善表面性能的方法主要包括:表面涂覆改性、表面镀层、涂层处理、刻蚀等。

(1)表面涂覆改性:用物理方法在材料表面涂覆一层或多层有机涂层,使其具有抗菌、抗粘着、抗氧化等生物活性。如在医用不锈钢上涂覆一层金属铬涂层,可使其具有良好的抗粘附性能;将医用硅橡胶涂覆在聚乙烯材料上,可提高其亲水性和耐化学性。

(2)表面镀层:将金属镀于医用材料上,或用化学方法在医用材料表面沉积一层金属氧化物或金属化合物薄膜,提高其抗菌性能,如在医用钛合金表面镀上一层氧化钛,可抑制细菌粘附,提高其抗氧化性能。

(3)涂层处理:对医用材料表面进行化学或电化学的处理,可提高其表面的亲水性、抗粘附性能及生物活性。如用硅烷化试剂对医用硅橡胶表面进行化学处理,可使其具有抗菌性能和抗菌性;用有机溶剂对医用不锈钢表面进行化学处理,可使其具有抗粘附性能。

(4)刻蚀:在材料表面引入一定的刻蚀通道,可增加材料表面的粗糙度,改善其亲水性和生物活性。如将聚乙烯材料经刻蚀后,其亲水性提高一倍,而对细菌粘附性降低了约10倍。

医用材料等离子体表面处理的运用

采用等离子体技术处理生物医用材料,能对其表面进行较彻底的改性,并且能提高生物相容性和亲水性。

  1. 等离子体处理后材料表面的润湿性得到了改善。对于生物医用材料而言,在其表面进行等离子体处理后,可以有效提高其亲水性和湿润性,使其能够与机体保持更好的接触。

  2. 等离子体处理后,材料表面的抗菌性能得到了显著提高。

  3. 等离子体处理后,材料表面的机械强度、抗拉强度得到了提高,从而有利于生物医用材料与机体之间的固定。

  4. 等离子体处理后,材料表面的亲水性、亲油性都有了较大的提高,从而有利于组织和细胞粘附与生长,并且可通过改性方法将其应用到人工心脏瓣膜、血管支架等医疗器械中。

等离子表面处理工艺对比传统工艺

相比其他物理化学表面处理工艺,等离子体表面处理工艺具有成本低、效率高和环保性强等特点,其工艺流程更简单,只需要通过高频放电的方式,有效进行医用材料的表面改性。同时,较低的温度可以避免因温度过高损伤产品表面。

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深圳市玮肯电子技术有限公司,是一家拥有独立知识产权,集开发、制造、销售于一体的高新技术公司。公司秉承“以技术为基础,以质量为核心”的宗旨,以高质量的等离子体处理技术及产品满足用户需求。公司坚持以市场为导向、以客户为中心、以产品为核心、注重创新,力争在等离子体处理技术与产品领域处于领先地位。

对尺寸不大的线性产品,建议采用本公司的直接喷射等离子机,经特殊设计,喷射口的直径可达5-12毫米;对于较大面积的制品,可采用本公司专用的旋转式等离子喷枪,可喷出45毫米至100毫米的处理宽度。


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