脉冲等离子体聚合对组织工程材料的表面修饰

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1、东华大学硕士学位论文脉冲等离子体聚合对组织工程材料的表面修饰姓名：冯祥芬申请学位级别：硕士专业：等离子体物理指导教师：张菁;谢涵坤2002.1.1摘要／组织工程材料以开发修复、再生或重建具组织或器官功能的生物取代物为目标，能够显著提高对疾患的诊治水平，因此具有很大的应用前景。但目前组织工程材料产品从数量到质量还不能完全满足应用要求。比如对长度大于Icm的神经再生，至今为止还没有找到合适的修复方法。材料植入生物体后，首先与生物体反应的是材料的表面。一般纯合成材料无法完全满足高度的生物功能和生物相容性，均需通过一定的表面改性后才能使

2、用。低温等离子体表面处理及聚合涂层技术具有干态反应，只改变表面不改变本底特性，与衬底粘合性好，对环境无污染等优点，正日益受到人们的青睐。∥鉴于止述对神经修复组织工程材料的要求及等离子体表面处理聚合涂层技术的特点，本文通过等离子体聚合涂层修饰方法，分别对单体赖氨酸、烯丙基胺、乙烯基乙酸在不同的等离子体放电参数下进行了聚合。在等离子体赖氨酸功能膜上进行了人体神经细胞的培养实验。另外两种功能膜由于生物学实验周期较长，并且需要合作单位协作，生物实验还在进行之中。故本文只讨论了等离子体放电参数的变化对这两种功能膜物理化学结构、表面形态的影

3、响。／首先进行了等离子体氨基酸功能膜的沉积和人体神经细胞在功能膜上的培养实验。结果表明等离子体聚赖氨酸膜有利于神经细胞在其上的吸附生长。红外测试结果表明，等离子体聚赖氨酸膜中含有羧基和氨基，并且水滴滴在聚合膜上后马上就能扩散开来，表明聚合膜中的羧基和氨基为亲水基团，这些亲水基团能有效地吸附、促进细胞的生长，并且等离子体聚赖氨酸具有稳定的物理化学结构。因此等离子体聚赖氨酸有望用于各种组织工程材料的表面修饰促进神经细胞的生长，也可直接作为神经修复材料。其次用单探针诊断方法研究了等离子体工艺参数与电子温度及膜沉积速度的关系。发现等离子

4、体的放电形式、气体压强、放电功率、脉冲占空比和载气均对电子温度有一定影响。脉冲放电等离子体的电子温度低于连续波等离子体的电子温度。电子温度随气体压强的增加而下降，随放电功率及脉冲占空比的增加而增大。通入Ar气后，在连续波放电情况下，电子温度略有提高。电子温度变化的数量级为leV左右。在脉冲放电下，等离子体聚合膜的沉积速度在脉冲放电时间较低(微秒)时，随占空比的增加而降低，而在脉冲放电时间较长(毫秒)时，随占空比的增加而增加。在聚合烯丙基胺的同时，通入不同载气，改变处理时间都会影响聚烯丙基胺的结构，其表现为聚合物的亲水性及聚合物中

5、氨基含量有所不同。发现通入H，、N，能够明显提高聚合物中氨基含量，因此也可以通过通入合适的载气，来控制聚合物的结构。在不同的放电情况下聚合乙烯基乙酸，对乙烯基乙酸用红外光谱、XPS电子能谱、扫描电镜等表面测试方法分析聚合物的化学结构与表面物理形貌。实验结果表明采用脉冲放电，在脉冲占空比较低时，能够保留较多的完整的单体分子官能团。如果占空比较高或是采用连续波放电时，聚合物的化学结构有较大改变。等离子体放电生成的聚合物为规整的高度交联的网络状结构。放电形式不同，结构有所区别。因此可以根据实际需要，选择不同的放电参数，“保留”或“裁减

6、”特定单体分子官能团，以便得到符合预期结构要求的聚合物。K／v关键词：组织工程材料，等离子体聚合，脉冲放电，赖氨酸，烯丙基胺，乙烯基乙酸ModificationofTissue-EngineeredMaterialsbyPulsePlasmaPolymerizationAbstraetInrecentyears，theapproachoftissueengineeringhasbeenfrequentlyemployedwhichinvokesthecombinatoryuseofsyntheticorbiologicalmat

7、erialsandthecellstocreatebiologicalsubstitutestorestorethefunctionofimpairedtissues．However,thenumberandthequalityoftissue—engineeredproductsstillcall’tmeettheincreasingdemands．Forexample，thereisnowaytorepairtheimpairednervewithitslengthbeyondonecemetery．Theprimaryev

8、entoftheprocesstakingplaceattheinterfacebetweenanartificialsurfaceandbio—environmentis‘surfaceconditioning’．Low-temperatureplasmasu