Активация поверхности материалов на основе полилактида низкотемпературной плазмой тлеющего разряда, поддерживаемого в потоке смеси газов Ar/воздух с добавлением паров диэтиламина

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования физико-химических свойств поверхности материалов на основе полилактида, модифицированных потоками низкотемпературной плазмы тлеющего разряда. В качестве плазмообразующего газа выступала смесь аргона и воздуха, в качестве прекурсора аминогрупп в плазму были инжектированы пары диэтиламина. Элементный состав и химическое состояние поверхности были исследованы методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Установлено присоединение атомов азота к поверхности полилактида посредством формирования связи с атомами углерода. Измерение краевого угла смачивания показало, что обработка поверхности образцов указанным способом значительно повышает их гидрофильность. Полученные материалы на основе полилактида, с поверхностью, модифицированной плазмой смеси аргона и воздуха с добавлением диэтиламина, могут иметь перспективы использования в биомедицине благодаря улучшенной гидрофильности и наличию на поверхности реакционноспособных кислород- и азотсодержащих функциональных групп.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Г. Коржова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: olesyalaput@gmail.com
Россия, Томск

А. А. Брюзгина

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: olesyalaput@gmail.com
Россия, Томск

У. В. Хомутова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: olesyalaput@gmail.com
Россия, Томск

О. А. Лапуть

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: olesyalaput@gmail.com
Россия, Томск

И. В. Васенина

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Email: olesyalaput@gmail.com
Россия, Москва

Д. А. Зуза

Институт сильноточной электроники СО РАН

Email: olesyalaput@gmail.com
Россия, Томск

С. Г. Туякова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: olesyalaput@gmail.com
Россия, Томск

И. А. Курзина

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: olesyalaput@gmail.com
Россия, Томск

Список литературы

  1. Chen Y., Geever L.M., Killion J.A., Lyons J.G., Higginbotham C.L., Devine D.M. // Polym. Plast. Technol. Eng. 2016. V. 55. № 10. P. 1057. https://www.doi.org/10.1080/03602559.2015.1132465
  2. Hamad K., Kaseem M., Yang H.W., Deri F., Ko Y.G. // Express Polym. Lett. 2015. V. 9. № 5. P. 435. https://www.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2015.42
  3. Bernardo M.P., da Silva B.C.R., Hamouda A.E.I., de Toledo M.A.S., Schalla C., Rütten S., Goetzke R., Mattoso L.H.C., Zenke M., Sechi A. // Sci. Rep. 2022. V. 12. https://www.doi.org/10.1038/s41598-022-05207-w
  4. Sivagnanamani G.S., Rashia B.S., Vasumathi M. // Polym. Compos. 2022. V. 43. № 1. P. 173. https://www.doi.org/10.1002/pc.26365
  5. Pellis A., Silvestrini L., Scaini D., Coburn J.M., Gardossi L., Kaplan D.L., Herrero Acero E., Guebitz G.M. // Process Biochem. 2017. V. 59. P. 77. https://www.doi.org/10.1016/j.procbio.2016.10.014
  6. Salahuddin N., Abdelwahab M., Gaber M., Elneanaey S. // Mater. Sci. Eng. C. 2022. V. 108. https://www.doi.org/https://www.doi.org/10.1016/j.msec.2019.110337
  7. Gugutkov D., Gustavsson J., Cantini M., Salmeron-Sánchez M., Altankov G. // J. Tissue Eng. Regen. Med. 2017. V. 11. № 10. P. 2774. https://www.doi.org/https://www.doi.org/10.1002/term.2172
  8. Romanova O.A., Tenchurin T.H., Demina T.S., Sytina E.V., Shepelev A.D., Rudyak S.G., Klein O.I., Krasheninnikov S.V., Safronova E.I., Kamyshinsky R.A. // Cell Prolif. 2019. V. 52. https://www.doi.org/10.1111/cpr.12598
  9. Baptista R., Guedes M. // Mater. Sci. Eng. 2021. V. 118. P. 111528. https://www.doi.org/10.1016/j.msec.2020.111528
  10. Farah S., Anderson D.G., Langer R. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2016. V. 107. P. 367. https://www.doi.org/10.1016/j.addr.2016.06.012
  11. Abd Alsace R.A., Aladdin A., Othman N., Malek R.A., Leng O., Aziz R., El Enchase H. // J. Chem. Pharm. Res. 2015. P. 51.
  12. Asadollahi M., Gerashi E., Zohrevand M., Zarei M., Shahab Sayedain S., Alizadeh R., Labbaf S., Atari M. // Bioprinting. 2022. V. 27. https://www.doi.org/10.1016/j.bprint.2022.e00228
  13. Li Z., Jiao D., Zhang W., Ren K., Qiu L., Tian C., Li Y., Li J., Zhou X., Zhao Y., Han X. // Colloids Surf. B. 2021. V. 206. https://www.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111949
  14. Szczepanska P., Szymanowski H., Suwalska M., Rosinska K., Skrodzki M., Uznanski P., Bociaga D., Bubko I., Drozd E., Gruber-Bzura B., Deszczynski J.M., Sobczyk-Guzenda A. // Ceram. Int. 2023. V. 49. № 5. P. 7692. https://www.doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.10.263
  15. Benatti A.C.B., Pattaro A.F., Rodrigues A.A., Xavier M.V., Kaasi A., Barbosa M.I.R., Jardini A.L., Filho R.M., Kharmandayan P. // Mater. Biomed. Engineer. 2019. P. 83. https://www.doi.org/10.1016/B978-0-12-816901-8.00004-3
  16. Perinelli D.R., Cespi M., Bonacucina G., Palmieri, G.F. // J. Pharm. Investig. 2019. V. 49. P. 443. https://www.doi.org/10.1007/s40005-019-00442-2
  17. Chen J., Yu M., Guo B., Ma P. X., Yin Z. // J. Colloid Interface Sci. 2018. V. 51. P. 517. https://www.doi.org/10.1016/j.jcis.2017.12.062
  18. Thomas M.S., Pillai P.K.S., Faria M., Cordeiro N., Barud H., Thomas S., Pothen L.A. // J. Mater. Sci. Mater. Med. 2018. V. 29. № 9. P. 137. https://www.doi.org/10.1007/s10856-018-6146-1
  19. Alisir S.H., Ozdemir N., Burgaz E., Dege N., Canavar, Y.E. // Fibers Polym. 2021. V. 22. № 10. P. 2738. https://www.doi.org/10.1007/s12221-021-0166-z
  20. Scaffaro R., Lopresti F., Marino A., Nostro, A. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2018. V. 102. P. 7739–7756. https://www.doi.org/10.1007/s00253-018-9220-1.
  21. Gleissner C., Landsiedel J., Bechtold T., Pham T. // Polymer Rev. 2022. V. 62. № 4. P. 757. https://www.doi.org/10.1080/15583724.2022.2025601
  22. Michael F.M., Khalid M., Walvekar R., Siddiqui H., Balaji A.B. Surface modification techniques of biodegradable and biocompatible polymers // Biodegradable and Biocompatible Polymer Composites: Processing, Properties and Applications. / Ed. Navinchandra G.S. Elsevier, 2018. P. 33. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100970-3.00002-X
  23. Nageswaran G., Jothi L., Jagannathan S. // Non-thermal plasma technology for polymeric materials. 2019. P. 95. https://www.doi.org/10.1016/b978-0-12-813152-7.00004-4
  24. Cools P., De Geyter N., Morent R. PLA enhanced via plasma technology: a review // New Developments in Polylactic Acid Research. / Ed. Winthrop C. Nova Science Publishers, Inc. 2015. P. 79.
  25. Izdebska-Podsiadły J. // Coatings. 2023. V. 13. P. 279. https://www.doi.org/10.3390/coatings13020279
  26. Izdebska-Podsiadły J., Dörsam E. // Bull. Mater. Sci. 2021. V. 44. P. 79. https://www.doi.org/10.1007/s12034-021-02355-z
  27. Yang Y.W., Wu J.Y., Liu C.T., Liao G.C., Huang H.Y., Hsu R.Q., Chiang M.H., Wu J.S. // J. Biomed. Mater. Res. A. 2014. V. 102. № 1. P. 160. https://www.doi.org/10.1002/jbm.a.34681
  28. Sarapirom S., Yu L.D., Boonyawan D., Chaiwong C. // Appl. Surf. Sci. 2014. V. 310. P. 42.
  29. De Geyter N., Morent R., Desmet T., Trentesaux M., Gengembre L., Dubruel P. // Surf. Coat. Technol. 2010. V. 204. № 20. https://www.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.03.037
  30. Egghe T., Van Guyse J. F., Ghobeira R., Morent R., Hoogenboom R., De Geyter N. // Polymer Degradation and Stability. 2021. V. 187. https://www.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab. 2021.109543
  31. Wigwag R., Finke B., Rebel H., Mischler N., Quasar M., Schaefer J., Schnabelrauch M. // Adv. Eng. Mater. 2011. V. 13. № 5. P. 165. https://www.doi.org/10.1002/adem.201080116
  32. Cheng K.Y., Chang, C.H., Yang Y.W., Liao G.C., Liu C.T., Wu J.S. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 394. P. 534. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.10.093
  33. Laput O.A., Vasenina I.V., Korzhova A.G., Bryuzgina A.A., Khomutova U.V., Tuyakova S.G., Akhmadeev Y.H., Shugurov V.V., Bolbasov E.N., Tverdokhlebov S.I., Chernyavskii A.V., Kurzina I.A. // Polymers. 2023. V. 15. № 16. P. 3381. https://www.doi.org/10.3390/polym15163381
  34. Zuza D.A., Nekhoroshev V.O., Batrakov A.V., Markov A.B., Kurzina I.A. // Vacuum. 2023. V. 207. https://www.doi.org/https://www.doi.org/10.1016/j.vacuum.2022.111690.
  35. Zuza D.A., Nekhoroshev V.O., Batrakov A.V., Markov A.B., Chernyavskii A.V., Kurzina I.A. // Vacuum. 2023. V. 221. https://www.doi.org/10.1016/j.vacuum.2023.112858
  36. CasaXPS: Processing Software for XPS, AES, SIMS and More. (2022) Casa Software Ltd. http://www.casaxps.com/
  37. KRÜSS Software. (2022) KRÜSS Scientific Instruments, Inc., Matthews, NC, USA. https://www. kruss-scientific.com
  38. Owens D., Wendt R. // J. Appl. Polym. Sci. 1969. V. 13. P. 1741. https://doi.org/10.1002/app.1969.070130815
  39. Beamson G., Briggs D. High Resolution XPS of Organic Polymers. Chichester: Wiley, 1992. 295 p.
  40. Greczynski G., Hultman L. // J. Appl. Phys. 2022. V. 132. № 1. https://www.doi.org/10.1063/5.0086359
  41. Jordá-Vilaplana A., Fombuena V., García-García D., Samper M.D., Sánchez-Nácher L. // Eur. Polym. J. 2014. V. 58. P. 23. https://www.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.06.002
  42. Jacobs T., Declercq H., de Geyter N., Cornelissen R., Dubruel P., Leys Ch., Beaurain A., Payen E., Morent R. // J. Mater. Sci. Mater. Med. 2013. V. 24. P. 469–478. https://www.doi.org/10.1007/s10856-012-4807-z
  43. Czwartos J., Budner B., Bartnik A. // Express Polym. Lett. 2020. V. 14. P. 1063. https://www.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2020.86
  44. Laput O.A., Vasenina I.V., Botvin V.V., Kurzina I.A // J. Mater. Sci. 2022. P. 1. https://www.doi.org/10.1007/s10853-021-06687-3
  45. Yastremsky E.V., Patsaev T.D., Mikhutkin A.A., Sharikov R.V., Kamyshinsky R.A., Lukanina K.I., Vasiliev A.L. // Cryst. Rep. 2022. V. 67. № 3. P. 421. https://www.doi.org/10.1134/S1063774522030233
  46. Demina T.S., Piskarev M.S., Birdibekova A.V., Veryasova N.N., Shpichka A.I., Kosheleva N.V., Timashev P.S. // Polymers. 2022. V 14. № 22. https://www.doi.org/10.3390/polym14224886
  47. NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy Database (2000) NIST Standard Reference Database Number 20, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD. https://www.doi.org/10.18434/T4T88K
  48. Jiang T., Carbone E.J., Lo K.W.-H., Laurencin C.T. // Prog. Polym. Sci. 2015. V. 46. P. 1. https://www.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2014.12.001
  49. Hasan A., Memic A., Annabi N., Hossain M., Paul A., Dokmeci M.R., Khademhosseini A. // Acta Biomater. 2014. V. 10. № 1. P. 11. https://www.doi.org/10.1016/j.actbio.2013.08.022
  50. Сумм Б.Д. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия, 1976.232 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Обзорные спектры поверхности полилактида до (1) и после модификации плазмой Ar/воздух (2) и Ar/воздух/ДЭА (3).

Скачать (14KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Области фотоэлектронных спектров высокого разрешения C1s для образцов ПЛ до (а) и после модификации плазмой Ar/воздух (б) и Ar/воздух/ДЭА (в).

Скачать (64KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Области фотоэлектронных спектров высокого разрешения N1s для образцов после плазменной модификации Ar/воздух (1) и Ar/воздух/ДЭА (2).

Скачать (18KB)
Метаданные
5. Рис. 4. СЭМ-изображения поверхности образцов и диаграммы распределения диаметров волокон (на вставках) ПЛ (а) и ПЛ, модифицированных плазмой Ar/воздух (б) и Ar/воздух/ДЭА (в).

Скачать (87KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2024