>>>>>>等離子體技術(shù)在醫(yī)療器械領(lǐng)域的應(yīng)用2
用等離子體改善生物分子在免疫測定和微陣列平臺的粘附性
等離子體技術(shù)可以解決生物材料在診斷基體上的黏附性問題。它通過給表面提供特殊的化學(xué)官能團,，使生化元素能夠耦合成共價鍵來實現(xiàn),。羧基,、羥基和氨基是用等離子體工藝可以輕易獲得的常見的化學(xué)官能團的重要實例。例如,，在微列陣工業(yè),，氨基可以為工作表面提供可直接黏附核苷（DNA或RNA）和寡核苷酸的粘結(jié)點。如果原子間的排列空間阻礙了結(jié)合這些大生物分子,，這時可以使用原分子,，有時也叫做“鍵合”。鍵合可以使生物分子以適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)吸附在表面提供空間,。確實,，鍵合分子本身也需要表面被活化以幫助它們固著在基體上。通常，氧氣等離子體的直接作用就可以滿足改善這些分子的結(jié)合效果,。盡管如此,，有時也需要一些特定的官能團。例如,，有些捕獲劑可以在酸性或堿性環(huán)境下很好的工作,。如果捕獲劑通過羥基進行鍵合，則可提供酸性環(huán)境,。相反,，氨基可以提供一個堿性的環(huán)境。
有兩種堿性方法可以使表面帶上特定的化學(xué)基團,。一種方法是通過PEC V D沉積含有所需官能團的涂層，另一種方法是使現(xiàn)有的官能團產(chǎn)生等離子體并使之能夠結(jié)合在表面上,。雖然后面的方法更加簡單,，但前者具有更高的表面官能團濃度（10%-20%）。使用氨氣作為原料氣可以在表面上結(jié)合-NH3,。甲醇用來結(jié)合羥基,，同時使用甲醇和CO2可以提供羧基。不幸的是,，沉積這些官能團同時會發(fā)生一些副反應(yīng),，從而改變主官能團。例如,，氨氣等離子體在沉積伯氨基的同時也會沉積季氨,、叔胺、腈,、亞胺等,。這些基團的比例根據(jù)等離子體系統(tǒng)和使用的參數(shù)變化而變化。盡管如此,，這種方法也可提供2-8%的所需官能團,。
有時僅提供正確的化學(xué)官能團是不夠的。氨基可增加表面能量使之更加呈現(xiàn)出親水性,。有時并不需要過度親水的表面,，例如在微陣列平臺上的凝膠滴劑排列，因為這些微滴可以濕潤表面,。這種類型的濕潤形成了難看的小滴,。同樣，等離子體可以解決這個問題,，通過控制表面能量來保持小滴的形態(tài),，即使在有氨基的情況下。在微列陣平臺的等離子體氨化處理時，在工藝中加入氟元素是一種控制的方法,。氟可以約束平臺的基底并增加它的疏水性,，因此可使小滴保持它的球態(tài)。幸運的是該工藝既不會影響表面沉積的伯氨濃度,，也不會影響凝膠與平臺的共價鍵合,。
免疫測定平臺的形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)會經(jīng)常發(fā)生變化和改變,。96和384孔板是最常見的基板類型,。等離子體處理是使孔板變得親水，從而有利于固定抗原,、抗體以及其他生物活化小分子,。一個潛在的問題是在流體分配時會形成氣泡，可以用等離子體來控制,。在圖7中我們把兩個孔進行對比,，（7a）未經(jīng)等離子體處理，（7b）經(jīng)過了等離子體處理,?？祝?a）含有一個捕集到的氣泡。這個氣泡會導(dǎo)致分光光度計的讀數(shù)錯誤,，甚至根據(jù)其所占用的空間而有可能溢出到鄰近的孔內(nèi),。等離子體可以確保孔內(nèi)的分析物完全被浸潤,，從而實際上排除了形成氣泡的可能性,。
上述段落解釋了疏水性的池如何在分析液中捕集氣泡。但是,，過于親水的池會導(dǎo)致分析液在毛細作用下爬到平臺層上并可能污染臨近的池,。有這樣一個實例，我們得到了一個由疏水聚合物制造的免疫測定平臺,。這個聚合物提供了許多底部帶有金檢測器的池孔,。在沉積生物傳感器之前需要清潔金面，因此需要把平臺暴露在氧氣等離子體中,。當(dāng)?shù)入x子體對金面進行很好的清潔的同時,，它對池孔側(cè)面有一個不好的作用，會導(dǎo)致分配的生物傳感液在毛細作用下爬到側(cè)面上,。對于等離子工藝工程師來說難點在于在清潔金板的同時要維持池孔壁的親水程度,。可以通過使用混合原料氣的等離子體來實現(xiàn)該目的：一方面用來去除金面上的碳氫污染物,，另一方面通過添加氟基使孔壁趨向于疏水,。不管任務(wù)有多困難,，工藝的運行已經(jīng)證明了等離子體表面改性的全能性。
醫(yī)療器械需要“不粘”性能
“不粘”表面的概念在耐用廚具行業(yè)眾所周知,。在蒸煮罐的表面涂上一層Teflon?可防止食物粘附在烹飪的表面上,。“不粘”的應(yīng)用范圍已經(jīng)很好的擴展到煎鍋產(chǎn)品,。體內(nèi)和體外醫(yī)療器械有時需要表面能夠阻止蛋白質(zhì)或細胞的粘附,，以便提高血液相容性。例如,，可以通過在表面涂覆類P T F E材料來控制抗凝血酶的活性,。
降低表面自由能可以減少表面的吸附力，表面自由能也就是表面可以用來形成化學(xué)鍵的能量,?？尚械姆椒ㄖ皇峭可系捅砻婺艿耐繉印Ｌ挤酆衔锿繉泳哂蓄怲eflon?的性質(zhì),，并且和Teflon?一樣都是由（C Fx ） n化學(xué)單元組成,。這種涂層可以很容易的通過PEC V D粘附在各種材料上。等離子體處理通過在表面聚合碳氟化合物而提供了一個可靠,、生物相容且綠色的減少材料表面能量的方法,，且具有高可控性,。泵出口處的凈化器可以吸收所有出氣口處的碳氟化合物,。
據(jù)報道，過長時間的DNA與聚丙烯PCR板的交互作用會導(dǎo)致DNA變性,。這就意味著當(dāng)使用聚丙烯容易貯存DNA時,，時間過久會降低所貯存DNA的質(zhì)量和數(shù)量。研究表明用氧氣等離子體處理后的聚丙烯板會降低對DNA的吸附力,。氧氣等離子體可使表面帶負電荷,。人們相信這些負電荷可以排斥人造DNA的硅酸鹽主鏈，這樣便可阻止DNA粘附在表面上,。
如何驗證等離子體的作用,？
接觸角測量是一種廣泛使用的測量表面粘合力的方法。未處理的聚合物表面能較低,，滴在這種表面上的水珠呈現(xiàn)出高接觸角,。這是由于水珠的內(nèi)聚力強于對表面的粘合力。等離子體處理后的表面的水滴接觸角非常低,，這是因為通過極性化學(xué)官能團的形式增加了表面的能量,。這些能量用來粘結(jié)水分子，使水珠沿著表面展開,。這就是親水性或浸潤性的表面,。因此低表面接觸角表示表面是可浸潤的。
X射線光電子能譜（xps）和表面衍生技術(shù)用來確定被所需化學(xué)基團修飾的表面的百分比。例如：丙烯胺的表面聚合能夠形成氨基,。為了確定伯胺的數(shù)量,，可以通過試劑選擇性的將伯胺氟化。用氟是因為它很容易被xps檢測出來,，而且它的化學(xué)性質(zhì)沒有改變（例如氮可以和含氮的功能團共存）,。用xps檢測出表面氟的濃度就可以得出表面原有伯胺的濃度。
多年來,，等離子體技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)的微芯片制造領(lǐng)域,。眾所周知這些工藝具有很高的復(fù)雜性，但等離子體系統(tǒng)很適合于這種工業(yè),。最近,，等離子體技術(shù)已經(jīng)延伸到聚合材料領(lǐng)域。盡管在該領(lǐng)域等離子體技術(shù)具有優(yōu)勢和可操作性,，但該應(yīng)用領(lǐng)域擴展的很慢,。原因之一是通常等離子體方法的成本高，且限制生產(chǎn)過程的靈活性,。如今,，等離子體公司不僅要求工程師盡量降低產(chǎn)品的成本，同時要提高產(chǎn)品的靈活性和多功能性,。如今的系統(tǒng)可提供批次式和在線式結(jié)構(gòu),，也可提供低壓或大氣壓系統(tǒng)。它們很容易被集成到現(xiàn)有的生產(chǎn)線上,，非常容易使用,，且只需很低的人力成本進行操作。
等離子體技術(shù)在醫(yī)療器械領(lǐng)域獲得了很高的評價,，因為它可以很好的對表面進行清潔和改性,，實際是它也是一個干法、綠色的工藝,。它不再被認為是一種“巫術(shù)”或需要進行表面預(yù)處理的昂貴選擇,。這種高效工藝使生產(chǎn)制造變得更加容易，為未來的技術(shù)奠定了基石,。idwq0005
