疏水表面廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(guān)節(jié)置換、皮膚修復(fù)、血管移植、導(dǎo)管、管道、藥物輸送和傷口敷料應(yīng)用。近年來(lái)，半導(dǎo)體材料涂層引起了研究人員的廣泛關(guān)注。半導(dǎo)體材料的生物相容性、無(wú)毒性、抗菌和抗微生物性能、光催化活性和物理化學(xué)穩(wěn)定性使其涂層在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。在半導(dǎo)體材料中，ZnO是一種生物安全的生物相容性材料，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。由于ZnO納米結(jié)構(gòu)的疏水涂層具有很強(qiáng)的驅(qū)避性和耐細(xì)菌性，在醫(yī)療設(shè)備和手術(shù)工具方面有更大的應(yīng)用范圍和更廣闊的潛力。Amitender等開(kāi)發(fā)一種基于半導(dǎo)體材料的生物材料疏水涂層，包括利用疏水ZnO納米線(xiàn)在各種基底上進(jìn)行疏水涂層，如玻璃，石英，硅和PDMS。在ZnO納米線(xiàn)涂層后，基底對(duì)EDTA-WB具有疏水性。接觸角測(cè)量表明，在不同襯底上涂覆ZnO納米線(xiàn)前后，EDTA-WB的表面潤(rùn)濕行為發(fā)生了巨大變化。研究結(jié)果表明，ZnO納米線(xiàn)涂層可以實(shí)現(xiàn)各種基底的疏水性，可用于各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
圖1. (a)接觸角測(cè)量裝置示意圖，(b)在不同基材上涂覆ZnO納米線(xiàn)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(xiàn)前和(ii)涂覆ZnO納米線(xiàn)后降低血液潤(rùn)濕性的示意圖
圖1a顯示了用于測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。超疏水性ZnO納米線(xiàn)在基片上的涂覆過(guò)程如圖1b所示。通過(guò)在ZnO納米線(xiàn)表面涂覆Si、PDMS、玻璃和石英，制備了不同類(lèi)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(xiàn)涂層制成疏水性，這增加了CA，從而減少了表面的水潤(rùn)濕。
圖2. (a)石英，(b)玻璃，(c)硅，(d) PDMS樣品，(e) ZnO納米線(xiàn)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(jìn)行了基于無(wú)根液滴法的CA測(cè)量。涂覆ZnO納米線(xiàn)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(xiàn)涂層后，石英襯底上的血接觸角由54.6°升高到96.4°。對(duì)于玻璃基板，血CA值從28.5°增加到145.7°。對(duì)于Si底物，它從62°增加到138.8°，對(duì)于PDMS底物，血CA值從81.4°增加到131.6°。觀(guān)察結(jié)果表明，不同類(lèi)型的底物在被ZnO納米線(xiàn)涂層后，原本對(duì)血液是親水的，但卻變成了疏水的。結(jié)果表明，ZnO納米線(xiàn)涂層可以實(shí)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(xiàn)前后CA變化的條形圖如圖2e所示。
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(xiàn)涂層適用于各種類(lèi)型基底的疏水，對(duì)EDTA-WB表現(xiàn)出親水性。這些研究有助于評(píng)估EDTA-WB生物材料的潤(rùn)濕行為，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的各種應(yīng)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(lǐng)域都有良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1]Singh, A., Singh, S., ZnO nanowire-coated hydrophobic surfaces for various biomedical applications[J]. Bulletin of Materials Science, 2018,41(4).
