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聚氯乙烯(PVC)是在醫用導管材料領域應用最廣泛的一種生物高分子材料,它常被用于生產導尿管、氣管導管、靜脈內置管、輸液管和輸血管等各種醫用軟管。這得益于它具有這幾種優點:j1.良好的可塑性:PVC材料具有良好的可塑性,可以輕易地被加工成各種形狀和規格來滿足不同的臨床需求;2.k良好的穩定性:PVC具有良好的抗腐蝕性,可以應對多種化學溶液的腐蝕和損害,便于儲存和運輸;l3.良好的透明性:PVC導管具有良好的透明性,這可以方便在臨床使用時觀察管內的情況以及操作;4.m良好的生物相容性:PVC材料對于人體非常友好,不會對人體產生任何形式的危害;n5.成本較低:PVC材料能夠被廣泛應用于醫用導管材料的一個重要原因就是成本較低,并且將它制作導管的過程也非常簡單,進一步降低了制作成本。

但是聚氯乙烯(PVC)除了具有良好的疏水性和低表面自由能外,還存在生物相容性差、蛋白吸附不良和細菌黏附等問題。為了解決這些問題,人們采取了不同的方法特別是基于表面處理的方法解決問題,目前有等離子體處理、紫外照射、硫氰化處理、聚乙二醇接枝、抗菌物質涂覆等處理辦法。

進行等離子體處理時,等離子體中處理誘導的能量超過了鍵的解離能,導致了PVC表面C-C、C-Cl和C-H鍵的斷裂。等離子體暴露在惰性氣體中會導致亞穩態物質的產生,即PVC表面上的碳自由基,碳自由基既可以形成交聯網絡,也可以在處理后表面暴露在空氣中時被氧化以產生新的功能。

PVC被等離子體修飾產生諸如-COOH、-OH、-NH2等官能團,從而與生物分子如DNA、蛋白質和抗菌試劑結合,等離子體可以使用空氣、氧氣、氮氣、惰性氣體或它們的組合來產生特殊的官能團、鏈斷裂或表面上的交聯。

氧等離子體處理后的PVC表面親水性變化

經過氧等離子體處理后的PVC表面會引入羥基等活性官能團,這會增強PVC表面的親水性,為了探究氧等離子體對PVC的最佳處理時間,在這里利用等離子體機分別處理PVC樣品1min、2min、3min、4min和5min,然后使用接觸角測量儀測量經過等離子體處理前后的PVC表面靜態水接觸角以表征其各自的親水性。具體如圖1-1所示。

圖1-1中VPVC表示未經氧等離子體處理的PVC樣品,OPVC代表經過氧等離子體處理的PVC樣品。圖1-1(a)所示,未經處理的PVC接觸角為106.2°表面是疏水的,經氧等離子體處理1min的PVC樣品接觸角是82.7°,處理2min的接觸角是72.7°,處理3min的接觸角是62.5°,處理4min的接觸角是64.8°,處理5min的接觸角是72.3°。由此可知,氧等離子體處理后PVC表面的親水性得到了明顯改善,這是因為氧等離子體處理后的PVC表面形貌在納米尺度發生了變化,同時氧等離子體的處理會在PVC表面引入羥基等活性基團,這兩種因素都對親水性的改善起到了作用。

圖1-1 PVC表面靜態水接觸角隨氧等離子體處理時間的變化;(b)接觸角隨氧等離子體處理時間變化的趨勢圖

圖1-1(b)所示是各個PVC樣品接觸角的柱狀圖,可以更直觀地觀察出氧等離子體處理對PVC表面親水性變化的影響,可以看到氧等離子體的處理明顯改善了PVC表面的親水性;在處理時間為3min時PVC的親水性達到最好,這說明氧等離子體對PVC表面的活化能力是有一定限度的,親水性不會隨著處理時間的延長而一直增強。