甲基丙烯酸甲酯(PMMA)憑借易加工、高強(qiáng)度和低組織排異反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被用作基體材料，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用復(fù)合材料領(lǐng)域。作為一種醫(yī)用材料，生物醫(yī)用復(fù)合材料綜合了基體與增強(qiáng)材料各自的優(yōu)點(diǎn)，使得復(fù)合材料兼具各組分的優(yōu)勢(shì)。利用PMMA的優(yōu)勢(shì)性能，能夠很好解決傳統(tǒng)醫(yī)用金屬材料與組織結(jié)合不牢固，生物活性差，以及生物陶瓷材料脆性大、不抗彎等問題。然而在醫(yī)用復(fù)合材料粘接過程中，由于PMMA的表面潤(rùn)濕性差，醫(yī)用粘接劑無法完全潤(rùn)濕，粘接不牢固，使用一段時(shí)間后基體與增強(qiáng)組分脫落，導(dǎo)致可靠性差。另一方面，在組織環(huán)境中，由于PMMA表面非特異性蛋白吸附，往往引起細(xì)菌感染和局部炎癥。
針對(duì)親水性和抗蛋白吸附性能的提高，多種表面改性技術(shù)得到了廣泛的研究。傳統(tǒng)的化學(xué)改性技術(shù)一般伴隨著有機(jī)廢液的回收和處理，且存在易腐蝕破壞材料表面的問題，其應(yīng)用受到了一定的限制。近年來，低溫等離子體技術(shù)由于其改性效果極佳，材料表面損傷小且環(huán)境友好，已經(jīng)成為表面工程技術(shù)領(lǐng)域重要發(fā)展方向之一。
PMMA等離子體表面處理原理
在等離子體處理時(shí)，因?yàn)榈入x子體富含大量帶電粒子，在外加電場(chǎng)的作用下，帶電粒子在庫(kù)倫力作用下運(yùn)動(dòng)，以直線或曲線運(yùn)動(dòng)轟擊被處理表面，使表面的微觀形貌產(chǎn)生變化；此外，因大量帶電粒子聚集在基材表面，使得處理后的表面化學(xué)活性明顯增強(qiáng)，表面容易與空氣中的成分特別是電負(fù)性較強(qiáng)的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成新的化學(xué)基團(tuán)。由表面形貌與化學(xué)成分所決定的相關(guān)性能因此發(fā)生變化，這兩方面綜合作用構(gòu)成等離子體表面改性的基本原理。
等離子體在與PMMA表面作用過程中，不僅有物理刻蝕的效果，還會(huì)引發(fā)樣品表面的接枝反應(yīng)，導(dǎo)致其表面化學(xué)組成的變化，促進(jìn)其親水性的進(jìn)一步改善。相比較物理刻蝕作用而言，在反應(yīng)性氣體等離子體環(huán)境中，引入的親水官能團(tuán)對(duì)樣品表面的親水化起主導(dǎo)作用。
經(jīng)不同介質(zhì)氣體Ar、N2、Air和O2的等離子體處理后的PMMA表面親水性和抗蛋白性能均有不同程度的改善。非反應(yīng)性的Ar等離子體主要起到刻蝕作用，激發(fā)態(tài)Ar原子轟擊PMMA表面造成了劇烈的高低落差形貌，提高了其表面的親水性。反應(yīng)性的N2、Air和O2等離子體處理后的PMMA表面粗糙度相對(duì)較小，等離子體在對(duì)樣品表面刻蝕的同時(shí)，接枝的官能團(tuán)對(duì)其表面的親水化起到主導(dǎo)作用。N2等離子體處理給PMMA表面引入了C-N官能團(tuán);Air等離子體處理引入了C-O、O=C-O和C-N等官能團(tuán);O2等離子體處理引入了C-O、O=C-O等官能團(tuán)。其中，含O官能團(tuán)由于其與水分子游離H形成弱氫鍵的能力高于含N官能團(tuán)，導(dǎo)致O2等離子體親水化作用最強(qiáng)，其次為Air等離子體，N2等離子體再次。24293