نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

اصلاح سطح و مشخصه‌یابی پلیمر پلی‌اتیلن‌ترفتالات (PET) با پلاسمای SO2 باهدف کاربرد در حوزه زیست‌پزشکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
فرهاد احمدی 1
محمد تقی خراسانی 2
آزاده آصف نژاد 3
مرتضی دلیری جوپاری 4
1 گروه بیومواد، پژوهشکده نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، البرز، ایران
2 پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی، تهران، ایران.
3 گروه بیومواد، دانشکده علوم و فناوری های پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران.
4 پژوهشکده زیست‌فناوری کشاورزی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری، تهران، ایران.
چکیده
پلیمر پلی‌اتیلن‌ترفتالات (PET)، عضوی از خانواده پلیمرهای پلی‌استر، به دلیل پایداری مکانیکی و شیمیایی بالا برای ساخت کاشتنی‌های پزشکی، به‌ویژه در ساخت عروق مصنوعی، استفاده می‌شود. اصولاً، تحقیق حاضر به‌منظور اصلاح سطح این پلیمر باهدف تولید PET با خصوصیات سطح بهینه جهت افزایش تطابق و عملکرد در کاربردهای پزشکی انجام شده است. این اصلاحات شامل تنظیم زاویه تماس، تغییرات ترکیب شیمیایی سطح، بهبود ویژگی‌های آب‌دوستی و آب‌گریزی سطح، و تغییرات در ریخت‌شناسی سطح می‌شود. هدف این تحقیق، بهبود خصوصیات سطحی PET به‌گونه‌ای است که بهبود عملکرد و کارایی آن در ساخت عروق مصنوعی و سایر کاربردهای پزشکی حاصل گردد. متغیرهای مورد بررسی در این تحقیق شامل زمان تیمار، غلظت گاز دی‌اکسید گوگرد، شدت پلاسما و خواص سطح پلیمر هستند. در طی این تحقیق، نمونه‌های فیلم پلیمری درون دستگاه پلاسما با محفظة خلأ قرار داده شدند و در معرض پلاسمای SO2 قرار گرفتند. عامل دار شدن سطح پلیمر با حضور مولکول‌ها یا گروه‌های شیمیایی شامل گوگرد و اکسیژن به‌وسیلة طیف‌سنجی (FTIR) مورد بررسی قرار گرفت و نتایج طیف‌سنجی فروسرخ در نمونة تیمار شده با پلاسمای گاز SO2، وجود پیک‌های پیوندهای متقارن SO2 در SO3 یا SO4 را در نمونه تأیید کرد. تصاویر سه‌بعدی AFM و آزمون زاویة تماس، تأییدکننده تغییرات ریخت‌شناسی و ترشوندگی سطح پلیمر و بودند. استفاده از روش پلاسما با گاز SO2 یک روش مناسب جهت اصلاح سطح پلی‌اتیلن‌ترفتالات بوده و کاربرد این پلیمر را در حوزه زیست‌پزشکی تقویت می‌نماید.
کلیدواژه‌ها
پلیمر پلی‌اتیلن‌ترفتالات
اصلاح سطح
پلاسمای SO2
مشخصه‌یابی

موضوعات

  1. He W, Benson R. Polymeric biomaterials. InApplied plastics engineering handbook. 2017; 145-164. William Andrew Publishing.
  2. Chandy T, Das GS, Wilson RF, Rao GH. Use of plasma glow for surface-engineering biomolecules to enhance bloodcompatibility of Dacron and PTFE vascular prosthesis. Biomaterials. 2000;21(7):699-712.
  3. Ratner BD. The catastrophe revisited: blood compatibility in the 21st century. Biomaterials. 2007;28(34):5144-7.
  4. de Mel A, Jell G, Stevens MM, Seifalian AM. Biofunctionalization of biomaterials for accelerated in situ endothelialization: a review. Biomacromolecules. 2008;9(11):2969-79.
  5. Holländer A, Kröpke S. Polymer Surface Treatment with SO2‐Containing Plasmas. Plasma Processes and Polymers. 2010;7(5):390-402.
  6. Mozetič M, Primc G, Vesel A, Modic M, Junkar I, Recek N, Klanjšek-Gunde M, Guhy L, Sunkara MK, Assensio MC, Milošević S. Application of extremely non-equilibrium plasmas in the processing of nano and biomedical materials. Plasma Sources Science and Technology. 2015;24(1):015026.
  7. Hiratsuka A, Fukui H, Suzuki Y, Muguruma H, Sakairi K, Matsushima T, Maruo Y, Yokoyama K. Sulphur dioxide plasma modification on poly (methyl methacrylate) for fluidic devices. Current Applied Physics. 2008;8(2):198-205.
  8. Abbasi F, Mirzadeh H, Katbab AA. Modification of polysiloxane polymers for biomedical applications: a review.Polymer International. 2001; 50 (12):1279-1287.
  9. Li YP, Li SY, Shi W, Lei MK. Hydrophobic over-recovery during aging of polyethylene modified by oxygen capacitively coupled radio frequency plasma: A new approach for stable superhydrophobic surface with high water adhesion. Surface and Coatings Technology. 2012;206(23):4952-8.

 

  1. Berteau O, Mulloy B. Sulfated fucans, fresh perspectives: structures, functions, and biological properties of sulfated fucans and an overview of enzymes active toward this class of polysaccharide. Glycobiology. 2003;13(6):29R-40R.
  2. Novák I, Popelka A, Valentín M, Chodák I, Špírková M, Tóth A, Kleinová A, Sedliačik J, Lehocký M, Marônek M. Surface behavior of polyamide 6 modified by barrier plasma in oxygen and nitrogen. International Journal of Polymer Analysis and Characterization. 2014;19(1):31-8.
  3. Thompson M. Handbook of inductively coupled plasma spectrometry. Springer Science & Business Media; 2012.
  4. Edelmann A, Diewok J, Baena JR, Lendl B. High-performance liquid chromatography with diamond ATR–FTIR detection for the determination of carbohydrates, alcohols and organic acids in red wine. Analytical and bioanalytical chemistry. 2003;376(1):92-7...
  5. Neděla O, Slepička P, Švorčík V. Surface modification of polymer substrates for biomedical applications. Materials. 2017;10(10):1115.
  6. Neděla O, Slepička P, Švorčík V. Surface Modification of Polymer Substrates for Biomedical Applications. Materials. 2017; 10(10):1115.
  7. Abdulrasheed AA, Jalil AA, Triwahyono S, Zaini MAA, Gambo Y, Ibrahim M. Surface modification of activated carbon for adsorption of SO2 and NOX: A review of existing and emerging technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018 ;94:1067-1085.
  8. Holländer A, Kröpke S. Polymer Surface Treatment with SO2‐Containing Plasmas. Plasma Processes and Polymers. 2010;7(5):390-402.
  9. Vesel A, Recek N, Motaln H, Mozetic M. Endothelialization of polyethylene terephthalate treated in SO2 plasma determined by the degree of material cytotoxicity. Plasma. 2017;1(1):12-22.
  10. Maćkiw E, Mąka Ł, Ścieżyńska H, Pawlicka M, Dziadczyk P, Rżanek‐Boroch Z. The Impact of Plasma‐modified Films with Sulfur Dioxide, Sodium Oxide on Food Pathogenic Microorganisms. Packaging Technology and Science. 2015;28(4):285-92.
  11. Xiao F, Kobayashi N, Suami A, Itaya Y. Optimizing the surface modification of cohesive polyethylene powders in a vibrated plasma-spouted bed: Exploring agglomerate size impact on coarser particle addition mechanism. Advanced Powder Technology. 2023 Dec 1;34(12):104274.
  12. Ahad I, Fiedorowicz H, Budner B, Kaldonski T, Vazquez M, Bartnik A, Brabazon D. Extreme ultraviolet surface modification of polyethylene terephthalate (PET) for surface structuring and wettability control. Acta Physica Polonica A. 2016;129(2):241-3.
  13. Tofil S, Kurp P, Manikandan M. Surface Laser Micropatterning of Polyethylene (PE) to Increase the Shearing Strength of Adhesive Joints. Lubricants. 2023 Aug 31;11(9):368.
  14. Kostov KG, Nishime TM, Castro AH, Toth A, Hein LR. Surface modification of polymeric materials by cold atmospheric plasma jet. Applied Surface Science. 2014 Sep 30;314:367-75.
  15. Martinez H, Vázquez‐Vélez E, Galván‐Hernández A, Radilla‐Bello J, Xosocotla O, Meza AE. Atmospheric plasma treatment to improve the surface properties of P3HB coating. A study of the influence of substrate roughness. Journal of Applied Polymer Science. 2023;140(39):e54449.
  16. Günther R, Caseri W, Brändli C. Application of Atmospheric-Pressure Jet Plasma in the Presence of Acrylic Acid for Joining Polymers without Adhesives. Materials. 2023;16(7):2673.

 

نشریه علوم و مهندسی سطح
دوره 19، شماره 57
پاییز 1402
صفحه 57-64