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PⅢ表面改性PBS和PTFE及其作为生物材料的研究
PⅢ表面改性PBS和PTFE及其作为生物材料的研究
背景
生物材料是指用于支持、修复或替代生命体内组织或器官的任何物质。因为它们需要与人体或者其他生物体达成相容性，生物相容性是生物材料研发的主题之一。在生物材料中，聚合物材料得到了广泛应用，这是因为它们的生物相容性好、易加工、成本低、机械性能良好等优点。然而，聚合物材料有时会出现一些问题，如材料力学性能不足、导致细胞的黏附、细胞的增殖受到抑制等。这些问题可以通过物理或化学方法对聚合物材料进行表面改性来解决。
PⅢ(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate))是一种聚酯类生物降解聚合物，在生物医学领域中应用广泛。PTFE(Polytetrafluoroethylene)是很多生命科学领域中也应用广泛的材料，但是其表面疏水性使其在某些应用中表现不佳。这两种聚合物材料可以通过表面改性来增强其生物相容性、机械性能等。
表面改性方法
表面改性是通过改变材料表面的化学、物理性质来调节其性能的过程。常用的表面改性方法包括化学修饰、物理吸附、离子注入、等离子体修饰等。
通过表面化学修饰可改变材料表面的化学结构。常用的化学修饰方法包括“溶液法”和“气相法”。溶液法中，可用化学反应引入新的官能团或化学键，如蒸气法沉积、化学修饰、老化等方法将材料表面形成新的化学键。气相法则是通过TTIP(Titanium(IV)isopropoxide)、筛子状相互渗透分子筛(ZSM-5)等材料把化学键直接连接在表面。
通过表面物理吸附可改变面相的物理性质。常用的物理吸附方法包括溶液吸附和气相吸附。溶液吸附通常使用在聚合物溶液中加入具有活性基团的共聚单体或聚合物添加剂，使其在材料表面进行吸附。气相吸附则是直接在材料上进行半导体薄膜沉积或化学反应等。
通过离子注入可大大改善材料的表面硬度和抗腐蚀性。常用的离子注入方法包括离子束辅助沉积、等离子体增强化学气相沉积等，大多需要高温高压，同时需要对较宽的工艺参数进行优化。
等离子体修饰改变材料表面的化学和物理性质，并通过对材料表面的化学反应进行局部选区的方法来得到一定深度的表面改性。常用的等离子体修饰技术包括辉光放电等离子体、非平衡的等离子体体系、雷利-泰勒不稳定等离子体和多步等离子体等。
表面改性PBS和PTFE
PⅢ和PTFE在生物医药领域的应用广泛，但它们的不足之处也是明显的。PⅢ的机械性能差、黏附性强，在应用的过程中需要进行表面改性。而PTFE是一种表面疏水性很好的材料，在某些领域的应用却需要表面改性来降低其黏附性。近年来，许多研究工作都针对这两种材料进行了表面改性研究。
最近，氧气等离子体处理被证明是一种高效的方法来改善PⅢ材料的生物相容性和机械性能。当表面暴露在氧气等离子体下时，PⅢ材料表面形成了顺式表面羟基团、环氧化合物和双键等结构，从而提高了其的生物相容性和机械性能。接下来的实验结果表明，O2等离子体处理后的PⅢ材料能够承受更大的负荷，提高其机械性能，并且对人体细胞的黏附和增殖有一定抑制作用。
在PTFE表面改性方面，常用的方法有聚亚硫酸酯(PAS)表面修饰、紫外线辐射以及等离子体化学气相沉积。聚亚硫酸酯(PAS)具有极强的亲水性，可以在PTFE表面形成梳状结构从而提高材料的生物相容性。紫外线辐射和等离子体化学气相沉积都可以在材料表面形成具有亲水性的氧含量，从而提高其表面亲水性。这些表面改性方法使得PTFE在生物医药领域的应用取得了进展。
结论
表面改性方法是研发和应用生物材料的重要技术手段，可以改善材料的生物相容性、机械性能等。适当的表面改性手段可为PⅢ和PTFE这两种生物降解高分子聚合物，赋予更广泛的应用范围和更好的性能，同时表面的修饰方式也是应根据实际需求进行选择。未来的研究工作应该把应用方向和表面改性方法的选择对应起来，以发挥生物材料的优点。