DOI:10.1016/j.surfcoat.2020.126203
聚己內酯(PCL)電紡納米纖維墊(ENM)的顯著成功擴大了聚己內酯在組織工程中的應用范圍。然而,設計納米纖維支架的主要挑戰是在保持其本體性能的同時改變其表面性能。因此,本研究的第一部分著重使用以下幾種溶劑體系:甲酸、甲酸/乙酸(1/1)和甲酸/乙酸/丙酮(1/1/1),通過交流靜電紡絲技術制備PCL ENMs。第二部分主要利用中壓氬、氮等離子體對納米纖維進行表面化學修飾,而第三部分則致力于研究等離子體處理納米纖維的形態、潤濕性、表面官能團、微晶尺寸、結晶度和熔融溫度。使用掃描電子顯微鏡(SEM)、水接觸角分析(WCA)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和差示掃描量熱法(DSC)對樣品進行了表征。研究表明,等離子處理改變了其潤濕性、表面官能團、晶體尺寸、結晶和熔融溫度。WCA和SEM結果表明,等離子體處理可顯著提高PCL ENMs的潤濕性,而不會損害其表面形態。XPS分析表明,氬氣和氮氣分別導致極性氧和氮官能團的大量增加。在六個等離子體處理PCL ENMs的研究中,經氬氣等離子體處理的樣品顯示出優越的親水性(從136°至?35°),其次是氮等離子體處理的樣品(從136°至?42°)。經XRD發現,等離子體處理沒有顯著影響微晶尺寸。此外,通過DSC和FTIR觀察到,等離子體處理也沒有改變結晶度。上述實驗表明,PCL ENMs在保持有益的本體特性的同時,可以對其表面性能產生積極的影響,從而使這些等離子體修飾ENMs在多種生物醫學和組織工程應用中成為出色的候選材料。
圖1.ACES裝置的圖片(1.電極,2.溶液儲存器,3.高壓電纜和4.收集器)。
圖2.DBD反應器的示意圖(1.氣瓶,2.質量流量控制器,3.等離子體室,4.介電屏障,5.電容器和6.旋片泵)。
圖3.PCL ENMs表面WCA隨Ar和N2等離子體能量密度的變化,以及放置在原始和經等離子體處理表面上的水滴圖像。
圖4.未經處理的F-PCL(a)、經氬等離子體處理的F-PCL(b)、經氮等離子體處理的F-PCL(c)的SEM圖像,能量密度分別為5.5 J/cm2和6.4 J/cm2;未經處理的FA-PCL(d)、經氬等離子體處理的FA-PCL(e)、經氮等離子體處理的FA-PCL(f)的SEM圖像,能量密度分別為4.6 J/cm2和5.9 J/cm2;未經處理的FAA-PCL(g)、經氬等離子體處理的FAA-PCL(h)、經氮等離子體處理的FAA-PCL(i)的SEM圖像,能量密度分別為5.0 J/cm2和5.9 J/cm2(X2500放大倍率以顯示大圖和X5000放大倍率以顯示小圖)。
圖5.等離子處理前后,PCL ENMs的高分辨率C s1峰的去卷積。
圖6.未處理和經等離子體處理的PCL ENMs上含碳官能團的相對濃度,根據去卷積C 1s高分辨率XPS光譜進行定量。
圖7.未經處理和經等離子體處理的PCL ENMs的XRD圖譜。
圖8.原始和等離子體處理的PCL ENMs的FTIR光譜。
圖9.未經處理和經等離子體處理的PCL ENMs第一次加熱和冷卻的DSC曲線。