聚氯乙烯(PVC)是在医用导管材料领域应用最广泛的一种生物高分子材料,它常被用于生产导尿管、气管导管、静脉内置管、输液管和输血管等各种医用软管。这得益于它具有这几种优点:j1.良好的可塑性:PVC材料具有良好的可塑性,可以轻易地被加工成各种形状和规格来满足不同的临床需求;2.k良好的稳定性:PVC具有良好的抗腐蚀性,可以应对多种化学溶液的腐蚀和损害,便于储存和运输;l3.良好的透明性:PVC导管具有良好的透明性,这可以方便在临床使用时观察管内的情况以及操作;4.m良好的生物相容性:PVC材料对于人体非常友好,不会对人体产生任何形式的危害;n5.成本较低:PVC材料能够被广泛应用于医用导管材料的一个重要原因就是成本较低,并且将它制作导管的过程也非常简单,进一步降低了制作成本。

但是聚氯乙烯(PVC)除了具有良好的疏水性和低表面自由能外,还存在生物相容性差、蛋白吸附不良和细菌黏附等问题。为了解决这些问题,人们采取了不同的方法特别是基于表面处理的方法解决问题,目前有等离子体处理、紫外照射、硫氰化处理、聚乙二醇接枝、抗菌物质涂覆等处理办法。

进行等离子体处理时,等离子体中处理诱导的能量超过了键的解离能,导致了PVC表面C-C、C-Cl和C-H键的断裂。等离子体暴露在惰性气体中会导致亚稳态物质的产生,即PVC表面上的碳自由基,碳自由基既可以形成交联网络,也可以在处理后表面暴露在空气中时被氧化以产生新的功能。

PVC被等离子体修饰产生诸如-COOH、-OH、-NH2等官能团,从而与生物分子如DNA、蛋白质和抗菌试剂结合,等离子体可以使用空气、氧气、氮气、惰性气体或它们的组合来产生特殊的官能团、链断裂或表面上的交联。

氧等离子体处理后的PVC表面亲水性变化

经过氧等离子体处理后的PVC表面会引入羟基等活性官能团,这会增强PVC表面的亲水性,为了探究氧等离子体对PVC的最佳处理时间,在这里利用等离子体机分别处理PVC样品1min、2min、3min、4min和5min,然后使用接触角测量仪测量经过等离子体处理前后的PVC表面静态水接触角以表征其各自的亲水性。具体如图1-1所示。

图1-1中VPVC表示未经氧等离子体处理的PVC样品,OPVC代表经过氧等离子体处理的PVC样品。图1-1(a)所示,未经处理的PVC接触角为106.2°表面是疏水的,经氧等离子体处理1min的PVC样品接触角是82.7°,处理2min的接触角是72.7°,处理3min的接触角是62.5°,处理4min的接触角是64.8°,处理5min的接触角是72.3°。由此可知,氧等离子体处理后PVC表面的亲水性得到了明显改善,这是因为氧等离子体处理后的PVC表面形貌在纳米尺度发生了变化,同时氧等离子体的处理会在PVC表面引入羟基等活性基团,这两种因素都对亲水性的改善起到了作用。

图1-1 PVC表面静态水接触角随氧等离子体处理时间的变化;(b)接触角随氧等离子体处理时间变化的趋势图

图1-1(b)所示是各个PVC样品接触角的柱状图,可以更直观地观察出氧等离子体处理对PVC表面亲水性变化的影响,可以看到氧等离子体的处理明显改善了PVC表面的亲水性;在处理时间为3min时PVC的亲水性达到最好,这说明氧等离子体对PVC表面的活化能力是有一定限度的,亲水性不会随着处理时间的延长而一直增强。