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技術文章

ZnO納米線疏水涂層表面的檢測與應用

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疏水表面廣泛應用于生物醫(yī)學領域,如骨科敷料、體內(nèi)植入物和耐腐蝕表面。各種生物材料如聚氨酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚四氟乙烯、硅橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、不銹鋼和鈦被用于人工耳蝸植入物、心臟瓣膜、支架、牙科植入物、骨板、關節(jié)置換、皮膚修復、血管移植、導管、管道、藥物輸送和傷口敷料應用。

近年來,半導體材料涂層引起了研究人員的廣泛關注。半導體材料的生物相容性、無毒性、抗菌和抗微生物性能、光催化活性和物理化學穩(wěn)定性使其涂層在生物醫(yī)學應用中具有優(yōu)勢。在半導體材料中,ZnO是一種生物安全的生物相容性材料,廣泛應用于生物醫(yī)學領域。由于ZnO納米結(jié)構的疏水涂層具有很強的驅(qū)避性和耐細菌性,在醫(yī)療設備和手術工具方面有更大的應用范圍和更廣闊的潛力。

Amitender等開發(fā)一種基于半導體材料的生物材料疏水涂層,包括利用疏水ZnO納米線在各種基底上進行疏水涂層,如玻璃,石英,硅和PDMS。在ZnO納米線涂層后,基底對EDTA-WB具有疏水性。接觸角測量表明,在不同襯底上涂覆ZnO納米線前后,EDTA-WB的表面潤濕行為發(fā)生了巨大變化。研究結(jié)果表明,ZnO納米線涂層可以實現(xiàn)各種基底的疏水性,可用于各種生物醫(yī)學應用。


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圖1. (a)接觸角測量裝置示意圖,(b)在不同基材上涂覆ZnO納米線的步驟示意圖,(c)基材外表面接觸角變化示意圖(i)涂覆ZnO納米線前和(ii)涂覆ZnO納米線后降低血液潤濕性的示意圖



圖1a顯示了用于測量的實驗裝置的示意圖。超疏水性ZnO納米線在基片上的涂覆過程如圖1b所示。通過在ZnO納米線表面涂覆Si、PDMS、玻璃和石英,制備了不同類型的樣品襯底。圖1c顯示了接觸角變化的示意圖,其中襯底的外表面由ZnO納米線涂層制成疏水性,這增加了CA,從而減少了表面的水潤濕。


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圖2. (a)石英,(b)玻璃,(c)硅,(d) PDMS樣品,(e) ZnO納米線涂覆前后EDTA-WB在各種襯底上的接觸角



為了分析血液與不同表面的相互作用,我們用5µl血滴在不同表面上進行了基于無根液滴法的CA測量。涂覆ZnO納米線前后不同樣品基板上血接觸角的圖像如圖2a-d所示。結(jié)果表明,ZnO納米線涂層后,石英襯底上的血接觸角由54.6°升高到96.4°。對于玻璃基板,血CA值從28.5°增加到145.7°。對于Si底物,它從62°增加到138.8°,對于PDMS底物,血CA值從81.4°增加到131.6°。觀察結(jié)果表明,不同類型的底物在被ZnO納米線涂層后,原本對血液是親水的,但卻變成了疏水的。結(jié)果表明,ZnO納米線涂層可以實現(xiàn)多種襯底的疏水性。未稀釋EDTA-WB在不同基底上涂覆ZnO納米線前后CA變化的條形圖如圖2e所示。


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圖3. 石英和PDMS樣品上全血稀釋后接觸角的變化



圖3顯示了在石英和PDMS的ZnO包被樣品上,不同血液稀釋比下CA的變化。用蒸餾水稀釋血液的比例分別為1:25,1:50和1:100。結(jié)果表明,ZnO納米線涂層適用于各種類型基底的疏水,對EDTA-WB表現(xiàn)出親水性。這些研究有助于評估EDTA-WB生物材料的潤濕行為,在醫(yī)學領域的各種應用,如生物傳感器,傳感器,耐腐蝕性,液體輸送,微流體系統(tǒng)和生物工程領域都有良好的應用前景。


參考文獻:

[1]Singh, A., Singh, S., ZnO nanowire-coated hydrophobic surfaces for various biomedical applications[J]. Bulletin of Materials Science, 2018,41(4).


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