应用 | ZnO纳米线疏水涂层表面的检测与应用
2023-11-0150
疏水表面广泛应用于生物医学领域，如骨科敷料、体内植入物和耐腐蚀表面。各种生物材料如聚氨酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚四氟乙烯、硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、不锈钢和钛被用于人工耳蜗植入物、心脏瓣膜、支架、牙科植入物、骨板、关节置换、皮肤修复、血管移植、导管、管道、药物输送和伤口敷料应用。
近年来，半导体材料涂层引起了研究人员的广泛关注。半导体材料的生物相容性、无毒性、抗菌和抗微生物性能、光催化活性和物理化学稳定性使其涂层在生物医学应用中Z具优势。在半导体材料中，ZnO是一种生物安全的生物相容性材料，广泛应用于生物医学领域。由于ZnO纳米结构的疏水涂层具有极强的驱避性和耐细菌性，在医疗设备和手术工具方面有更大的应用范围和更广阔的潜力。Amitender等开发一种基于半导体材料的生物材料疏水涂层，包括利用疏水ZnO纳米线在各种基底上进行疏水涂层，如玻璃，石英，硅和PDMS。在ZnO纳米线涂层后，基底对EDTA-WB具有疏水性。接触角测量表明，在不同衬底上涂覆ZnO纳米线前后，EDTA-WB的表面润湿行为发生了巨大变化。研究结果表明，ZnO纳米线涂层可以实现各种基底的疏水性，可用于各种生物医学应用。
图1. (a)接触角测量装置示意图，(b)在不同基材上涂覆ZnO纳米线的步骤示意图，(c)基材外表面接触角变化示意图(i)涂覆ZnO纳米线前和(ii)涂覆ZnO纳米线后降低血液润湿性的示意图
图1a显示了用于测量的实验装置的示意图。超疏水性ZnO纳米线在基片上的涂覆过程如图1b所示。通过在ZnO纳米线表面涂覆Si、PDMS、玻璃和石英，制备了不同类型的样品衬底。图1c显示了接触角变化的示意图，其中衬底的外表面由ZnO纳米线涂层制成疏水性，这增加了CA，从而减少了表面的水润湿。
图2. (a)石英，(b)玻璃，(c)硅，(d) PDMS样品，(e) ZnO纳米线涂覆前后EDTA-WB在各种衬底上的接触角
为了分析血液与不同表面的相互作用，我们用5μl血滴在不同表面上进行了基于无根液滴法的CA测量。涂覆ZnO纳米线前后不同样品基板上血接触角的图像如图2a-d所示。结果表明，ZnO纳米线涂层后，石英衬底上的血接触角由54.6°升高到96.4°。对于玻璃基板，血CA值从28.5°增加到145.7°。对于Si底物，它从62°增加到138.8°，对于PDMS底物，血CA值从81.4°增加到131.6°。观察结果表明，不同类型的底物在被ZnO纳米线涂层后，原本对血液是亲水的，但却变成了疏水的。结果表明，ZnO纳米线涂层可以实现多种衬底的疏水性。未稀释EDTA-WB在不同基底上涂覆ZnO纳米线前后CA变化的条形图如图2e所示。
图3. 石英和PDMS样品上全血稀释后接触角的变化
图3显示了在石英和PDMS的ZnO包被样品上，不同血液稀释比下CA的变化。用蒸馏水稀释血液的比例分别为1:25,1:50和1:100。结果表明，ZnO纳米线涂层适用于各种类型基底的疏水，对EDTA-WB表现出亲水性。这些研究有助于评估EDTA-WB生物材料的润湿行为，在医学领域的各种应用，如生物传感器，传感器，耐腐蚀性，液体输送，微流体系统和生物工程领域都有良好的应用前景。
参考文献：
[1]Singh, A., Singh, S., ZnO nanowire-coated hydrophobic surfaces for various biomedical applications[J]. Bulletin of Materials Science, 2018,41(4).
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