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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».