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閱讀：20發布時間：2025-2-22
聚合物材料表面的功能化改性和制備在生物醫學領域，特別是蛋白質、細胞或生物流體等與材料相互作用方面發揮著至關重要的作用。聚合物材料被廣泛用作生物 傳感器、微流控芯片、藥物傳遞系統、骨移植等方面的基體 材料。聚苯乙烯(PS)因具有良好的力學性能及較低的成本，得到工業界的關注，材料本身無毒性和高透明度使其成為生物醫學領域重要的原材料之一。
PS不僅廣泛用于細胞/組織培養容器，而且在微流控芯片等微納米尺寸器件的制備方面也具有重要的應用前景。然而，由于 PS分子側鏈為疏水基團，導致材料表面呈疏水性，通常須經過表面功能化改性以增加其表面潤濕性、黏附性等，從而提高其與化學或生物配體的結合或改善其與生物流體等相互作用。
近年來，等離子體技術作為一種新型的表面處理技術備受關注。該技術主要通過高頻放電電離氣氛介質中的 氣體分子產生大量高能電子、帶正電荷、負電荷的活性粒子和自由基，從而對置于其中的材料進行改性。等離子體技術在不改變材料固有性能的前提下對材料表面性能如親水性、黏附性等進行改善，是一種高效、環保的表面改性方法[7-8]。常見的等離子體氣氛包括空氣、O2 、N2以及NH3等。
采用等離子處理儀對PS材料表面進行等離子處理。該設備主要由等離子發生 系統、氣體控制與輸送系統和真空系統組成。圖1為PS的氨氣等離子處理過程及可控親水改性示意圖。等離子處理過程中，利用真空系統維持反應腔內壓力約30 Pa，在內置平板式電極間將氨氣（純度為99.99%）電離產生等離子體，對其中的PS材料表面進行改性。
結論
（1）利用氨氣等離子對PS材料表面進行功能化處理，實現疏水材料表面的親水改性。材料表面含氧和氮元素的極性基團的引入是實現親水改性的關鍵因素之一。
（2）等離子處理時間、功率和氨氣通氣流量影響改性后PS材料表面接觸角，通過調整上述參數能夠實現PS材料表面水接觸角在約30°~70°范圍的可控和定制化制備。這種可控的表面功能化改性將有利于后續蛋白質等生物活性物質的包被或微流道內液體的流動，從而增強材料表面化學或生物配體與生物流體的相互作用，提高對于靶標物質的檢測性能。材料表面在等離子處理前后其表面結構無明顯變化。
（3）PS材料經氨氣等離子處理后表面親水特性至少可維持360 d，具有良好的長期穩定性，為其在生物醫藥特別是體外診斷領域的應用提供了可能。
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