等离子体处理提高细胞粘附性能原理
文章出处：等离子清洗机厂家 | 快盈47| 发表时间：2023-08-14
生物材料表面细胞黏附是由表面吸附蛋白介导的，材料表面亲疏水性对表面吸附蛋白质的构象具有重要影响，因而与细胞相容性有着密切联系。尽管有研究认为材料表面亲疏水性与细胞相容性关系不大，但大部分研究均表明适度亲水性的表面有利于细胞黏附和铺展，而亲水性太强或疏水性太强的表面均不利于细胞的黏附与铺展，这主要是因为材料表面亲疏水性直接影响蛋白质在材料表面的黏附数量和构象。亲水性很强的表面不利于蛋白质的吸附，从而不利于细胞黏附。对于疏水性很强的材料表面，一方面，非黏附蛋白（如白蛋白）在材料表面的吸附阻碍了黏附蛋白的吸附；另一方面，吸附在高度疏水材料表面的黏附蛋白，其分子链的天然构象遭到破坏，致使蛋白质分子链中与细胞膜表面整合素相结合的活性位点（RGD）无法完全暴露，不利于细胞黏附。只有在亲水性适度表面，黏附蛋白既可吸附于材料表面，又保持分子链天然构象，使细胞黏附多肽RGD较多地暴露出来，从而有利于细胞在材料表面的黏附和铺展。
等离子体是一种全部或部分电离的气态物质,含有亚稳态和激发态的原子、分子、离子,并且电子、正离子、负离子的含量大致相等,即其总的正、负荷数相同,故称为等离子体,继固态、液态、气态三种状态后,被称为物质的第四态。
等离子体中粒子之间不断碰撞发生能量交换，同类粒子之间容易通过碰撞交换能量达到热力学平衡，因而有电子温度Te,离子温度Ti,气体温度Tg。大多数情况下，等离子体根据温度分为高温等离子体和低温等离子体。当电子温度处于105~108K时称为高温等离子体又称热平衡等离子体，它的电子和分子或原子类粒子都具有非常高的温度，一般指受控核聚变所产生的完全电离的等离子体，如太阳上的等离子体和核聚变等离子体。当电子温度处于3x102~105K时称为低温等离子体，又称非平衡等离子体，它的电子和分子或原子类粒子具有的温度是不同的，电子温度(Te)高达104K以上，分子或原子类粒子的温度(Tg）却可低到300~500K。
等离子体处理提高细胞粘附性能原理
低温等离子体中高速运动的电子与气体分子的碰撞是产生各种不同活性种的主要原因。因为电子在电场中被加速获得能量,这些电子又与周围气体中大量的分子、原子发生碰撞,将能量传递给这些分子、原子,使它们电离产生新的离子、电子或变激发态很快跳回基态并发出光子或变为压稳态或生成自由基。
这些活性粒子通过电场加速轰击高分子材料表面时,其离子能量在5ev-10ev之间，大于高分子材料表面分子的键能,就能将材料表面分子间的化学键打开,生成自由基,甚至使聚合物材料大分子的分子键发生断裂、分解。由于分子键断裂而发生表面刻蚀、交联、化学改性或等离子体聚合等,从而也引发了气固相间的界面反应,产生多种活性基团,如氨基、羟基、羧基等官能团等,改变了生物材料表面的物理和化学性质,从而改善了生物材料表面的亲水性、粘结性、生物相容性、透气性和抗凝血性能等。
低温等离子体可以在室温下对材料进行表面改性处理，近年来已广泛应用于生物材料的表面改性研究。其作用区域仅限于材料表面100nm范围以内，而对材料本体性能不产生影响。等离子体处理可以在材料表面引入自由基或活性官能团，这些含氧官能团能增加材料表面的润湿性并且促进良好的细胞粘附，使其具有很好的生物相容性。经等离子体处理的材料表面更有利于细胞粘附。
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