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微流體裝置和親水性
表面能是一種決定浸潤性,、生物污染易感性等因素的材料性能,。通常,，具有高表面能的材料是親水性的,，對血漿、細(xì)菌細(xì)胞懸浮液,、緩沖液,、油墨、膠水等流體以及各種吸附物和涂層具有浸潤性,。另一方面,，低能量的表面稱為疏水性，具有“不粘”的特性,。將在下面討論這些“不粘”表面,。
通常，微流體裝置需要親水性的表面以便于分析物可以持續(xù)平緩的流經(jīng)微通道而到達(dá)探測和處理部件,。這種流動(dòng)可通過各種抽吸,、電滲透、熱量,、機(jī)械等方法來實(shí)現(xiàn),。與培養(yǎng)基（見下面）一樣，微射流器件由疏水性的聚合材料（丙烯酸,、聚苯乙烯,、聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成。由這些材料的疏水性導(dǎo)致的一個(gè)主要問題就是在微通道中捕集的氣泡抑制了液體的流動(dòng),。即便通道用酒精和緩沖液處理過,，仍存在氣泡問題。用等離子體處理可以氧化微通道的表面,，使它們變成親水性,，從而防止氣泡的形成。電動(dòng)抽吸時(shí)的表面電荷密度同樣會影響流動(dòng)速率,。電動(dòng)抽吸通過把電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的電反應(yīng)原理來驅(qū)動(dòng)流體通過微通道,。帶電表面會吸引電解液中的帶有反性電荷的微粒。這樣可以使這些微粒仍保留在流體中,，通過電動(dòng)抽吸而更容易的通過通道,。等離子體可以有效地促進(jìn)帶電表面的電泳或電滲透流動(dòng),。
免疫測定、微陣列和組織培養(yǎng)基
用于臨床診斷基片的平臺,，例如免疫測定,、微陣列和細(xì)胞培養(yǎng)基等主要是由合成聚合物制作的。從工業(yè)上來說,，這些材料具有很好的惰性,、穩(wěn)定的機(jī)械性以及很低的成本同時(shí)，它們的表面性能也有固有的局限性,。尤其是它們沒有合適的結(jié)合點(diǎn)來使生物活化分子或細(xì)胞有效的固著在它們的表面,。對于固定生物材料以及體外細(xì)胞培養(yǎng)來說，有力,、均勻分配的結(jié)合點(diǎn)是十分重要的先決條件,。為了改進(jìn)合成聚合物平臺的性能，以便于細(xì)胞繁殖和雙分子的吸附,，必須對它們的表面進(jìn)行改性,。這里我們將討論等離子體在對這些分析裝置進(jìn)行表面改性時(shí)所扮演的角色。
等離子體提高細(xì)胞生長率
組織培養(yǎng)（細(xì)胞取自于動(dòng)物或植物）在體外生長需要營養(yǎng),、激素,、以及其他生長因素，而這些都可以在體內(nèi)被自然的提供,。黏附在固體表面的組織細(xì)胞繁殖擴(kuò)散到富含營養(yǎng)的液體培養(yǎng)基中,，例如血清（以動(dòng)物細(xì)胞為例）。培養(yǎng)基的表面性能必須能夠使細(xì)胞均勻的黏附和生長,。盡管如此,，在調(diào)節(jié)表面性能之前，必須去除它們的污染物,。通過冷卻來去除細(xì)胞培養(yǎng)平臺的脫模劑,、揮發(fā)性的碳?xì)浠衔镆约捌渌廴驹兀@也是使用等離子體所需的合適環(huán)境,。
用于制造培養(yǎng)基的聚合材料固有的疏水性不利于組織細(xì)胞的黏附,。因此，需要一個(gè)親水的表面,。氧化性的等離子體用于增加表面的氧官能團(tuán),，從而增加它們的極性，使它們趨向于親水,。親水性的表面可以誘導(dǎo)組織細(xì)胞的吸附,。親水性表面吸附組織細(xì)胞，誘導(dǎo)它們被吸附,。當(dāng)需要特殊的化學(xué)性能時(shí),，可以進(jìn)行化學(xué)接枝或聚合一些含有所需官能團(tuán)的單體,。我們將在下面的章節(jié)中更加詳細(xì)的討論這一點(diǎn)。
粗糙的表面具有更大的表面積,，在理論上等于含有更多的可以結(jié)合細(xì)胞的位置,。由于通常情況下細(xì)胞的大小在10μm的級別，因此表面的微粗糙化可以顯著的提高細(xì)胞粘合,。納米級別的表面粗糙化并不能有效地提高細(xì)胞的粘合,，因?yàn)橄鄬碚f尺寸更大的細(xì)胞并不能利用這些增加的納米級的表面積。然而,，一個(gè)真實(shí)的例子是,，納米級別的粗糙化可以誘導(dǎo)藥物發(fā)生分化和凋亡。雖然還不清楚具體的原因（可能的原因包括增加了細(xì)胞受體的數(shù)量以及提高了通往核子的信號路徑）,，但這對于改進(jìn)注入裝置上的組織支架的發(fā)展存在重要意義,。
在等離子體環(huán)境下表面的形態(tài)可以被選擇性的改變，既可以通過提高離子撞向表面的加速度,，也可以通過化學(xué)刻蝕工藝。電容耦合射頻等離子體中的離子通常情況下是網(wǎng)狀方向性的向基體移動(dòng),。這取決于離子和電子對于產(chǎn)生等離子體的電場極性改變的反應(yīng)時(shí)間,。由于電子比離子輕的多，電子的反應(yīng)要更快,。因此,，置于電子移動(dòng)路徑內(nèi)的基體在等待正離子到達(dá)時(shí)將帶有負(fù)電。由于帶有負(fù)電荷表面的靜電吸引作用,，正離子將加速移向該表面,。通過碰撞，這些離子將能夠去除表面上的材質(zhì),。氬氣很適合用這種方法來微粗糙化表面,。可以通過設(shè)置等離子體的能量和壓力來控制加速離子的能量,。例如,，使壓力提高一毫托可以很明顯的減少離子的碰撞能量（假如碰撞能量沒有被完全消除），這樣便可以去掉等離子體對表面的粗糙作用,。相對于剛才所說的氬氣,，氧氣等離子體工藝要輕微得多，它的輕微的化學(xué)刻蝕作用可以用來對聚合材料進(jìn)行納米級別的粗糙化,。
總之,，用等離子體進(jìn)行表面清潔、活化以及微粗糙化后的綜合效果可以增加細(xì)胞黏附（與未處理的基體相比最多可增加30%）,，使細(xì)胞分布的更加均勻,。
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