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硅橡膠是現在醫療器械的主要材料。其主要成分為聚硅氧烷,結構式為-OSiR2-,醫用硅橡膠中R-基團大多為-CH3與乙烯基。硅橡膠具有良好的生物相容性,耐高溫、柔軟、易變形、耐老化、透明度高且機械性能好等優良的特性。由于其優越的力學性能和及良好的生物相容性,被廣泛應用于生物醫療器械領域。為了更好的提高硅橡膠醫用導管的生物相容性和抗菌性能,需要在其表面制備具有抗菌功能的涂層。但由于硅橡膠的超疏水性能和高度的表面惰性,使得水溶性涂層難于在硅橡膠表面充分浸潤、鋪展,以至于涂層與基體的結合較差。為了擴寬硅橡膠用途,可以用不同的表面活化方法對硅橡膠高分子材料進行表面改性,如:光輻射、等離子體處理、臭氧引發等,通過改性后,使硅橡膠表面引入反應活性基團,再將水溶性涂層物質利用化學反應接枝到材料表面。等離子體作為物質存在的第四態，用等離子體來進行表面改性具有簡捷、高效、環保等特點,可以廣泛地應用于各類高分子材料。

O2等離子體處理硅橡膠醫用導管表面

表面接觸角分析

靜態接觸角法是評估樣品表面親水性的重要方法,其與水的接觸角越小,親水性就越好,接觸角越大,則親水性越差。通過測定接觸角法評價不同功率下O2等離子體處理表面活化程度,如圖1所示:隨著處理功率的增加,靜態接觸角呈先下降后上升趨勢,當功率為200W時,靜態接觸角最小。

圖1 不同功率等離子體處理硅橡膠表面接觸角

等離子體處理后硅橡膠表面粗糙度

采用白光干涉對O2等離子體預處理硅橡膠表面形貌變化進行檢測,測定預處理后硅橡膠表面粗糙度,測試面積為25μm×25μm。圖2為白光干涉法測定的樣品表面形貌,圖2-6(a)是未處理硅橡膠表面形貌,其表面平整,粗糙度為267nm;圖2(b)是預處理后的硅橡膠表面形貌,其表面比未處理樣品表面粗糙度增大,預處理后樣品表面粗糙度為373nm。數據表明:經等離子體對硅橡膠表面預處理后,硅橡膠材料表面粗糙度增加,且等離子體對材料刻蝕作用。而且粗糙度的增加提高了涂層與基體間的接觸面積,從而提高涂層與基體之間的結合力。經過等離子體處理后的高分子材料,表面粗糙度均有不同程度的增加,是由于等離子體對材料表面有刻蝕作用,進而影響液體在表面的吸附作用,最終使表面潤濕性改變。

圖2 白光干涉等離子體處理前后硅橡膠的表面形貌

紅外光譜分析

通常情況下,高分子材料經過Ar、O2、N2等氣體等離子體處理后,會在表面引COOH、C=O、NH2等基團,增加表面親水性。通過對O2等離子體硅橡膠樣品做紅外分析,由紅外譜圖分析知:由圖3知:3000cm^-1為C-H振動吸收峰,1280cm^-1為Si-CH3振動吸收峰,1100cm^-1為Si-O-Si振動吸收峰,750cm^-1為Si-CH3吸收峰。在1636cm^-1處有C=O鍵吸收峰,另外在1419cm^-1處有羧酸的O-H彎曲振動吸收峰。所以O2等離子體處理過樣品由于生成羰基和羧基,使得硅橡膠樣品的親水性增加。

圖3 等離子體處理硅橡膠紅外光譜分析

通過O2等離子體處理硅橡膠醫用導管表面,可以引入活性官能團,增加硅橡膠表面的親水性和粗糙性,為后續制備功能化涂層提供活性表面，當在基體表面制備涂層時,涂層與基體更容易形成機械嵌合作用,使涂層與基體之間的結合強度明顯提高。