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冷たい大気圧プラズマ：バイオメディカル用途向けに設計されたポリ(2-オキサゾリン)ベースのコーティング剤の調製のためのシンプルで効率的な戦略
Cold atmospheric pressure plasma: simple and efficient strategy for preparation of poly(2-oxazoline)-based coatings designed for biomedical applications.
PMID: 32528062 PMCID: PMC7289869. DOI: 10.1038/s41598-020-66423-w.
抄録
ポリ(2-オキサゾリン) (POx)は、医療用途における生体適合性と生物活性コーティングのための魅力的な材料として選択されています。POxコーティングを調製するために、プラズマ重合は、表面に依存しない高速かつ簡便な方法である。しかし、この方法の不利な要因、例えば低圧領域や希ガスを使用することや、得られる表面化学の制御が悪いことなどは、その利用を制限している。ここでは、リビングカチオン重合によって調製された明確に定義されたPOxベースの共重合体を出発物質として使用することによって、これらの欠点を克服することを提案する。化学的に不活性なポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は、医療用途に有益な機能のために基板として選択されています。堆積したPOx層は、さらに大気圧で生成された非平衡プラズマによって後処理される。この目的のために、拡散コプレーナー表面バリア放電（DCSBD）は、それがあっても大気圧で動作しているので、 "冷たい"均一プラズマの源として使用されます。調製したPOxコーティングは、60°の水接触角を達成した親水性を有しており、これは、生のPTFEの106°の初期値と比較して顕著に低い。さらに、生のPTFEと比較して繊維芽細胞の接着性が向上し、POx修飾表面の物理的・生物学的特性は30日間安定したままである。
Poly(2-oxazolines) (POx) are an attractive material of choice for biocompatible and bioactive coatings in medical applications. To prepare POx coatings, the plasma polymerization represents a fast and facile approach that is surface-independent. However, unfavorable factors of this method such as using the low-pressure regimes and noble gases, or poor control over the resulting surface chemistry limit its utilization. Here, we propose to overcome these drawbacks by using well-defined POx-based copolymers prepared by living cationic polymerization as a starting material. Chemically inert polytetrafluoroethylene (PTFE) is selected as a substrate due to its beneficial features for medical applications. The deposited POx layer is additionally post-treated by non-equilibrium plasma generated at atmospheric pressure. For this purpose, diffuse coplanar surface barrier discharge (DCSBD) is used as a source of "cold" homogeneous plasma, as it is operating at atmospheric pressure even in ambient air. Prepared POx coatings possess hydrophilic nature with an achieved water contact angle of 60°, which is noticeably lower in comparison to the initial value of 106° for raw PTFE. Moreover, the increased fibroblasts adhesion in comparison to raw PTFE is achieved, and the physical and biological properties of the POx-modified surfaces remain stable for 30 days.