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聚乳酸(PLA)由乳酸單體組成,而乳酸單體由糖、淀粉或蔬菜轉(zhuǎn)化,通過細(xì)菌發(fā)酵或化學(xué)過程產(chǎn)生,是一種可生物降解、可堆肥、可再生的高分子材料,可以作為傳統(tǒng)塑料的“綠色”代替品。在包裝領(lǐng)域中,作為包裝材料大多數(shù)情況下都要求材料表面具有親水性,如表面修飾、印刷、黏附等。而PLA表面親水性差,限制了其在功能性食品、藥品等包裝中的應(yīng)用。

目前已有文獻(xiàn)報(bào)道通過化學(xué)改性法、放射性輻照法、等離子體改性法等來改善膜表面的親水性?；瘜W(xué)改性法中使用的化學(xué)產(chǎn)品不僅會腐蝕聚合物表面,還有可能對環(huán)境造成危害。放射線輻照法不能獲得穩(wěn)定持久的改性效果。而等離子體改性法不僅操作簡單、改性效果好、不會額外產(chǎn)生廢物,同時(shí)只對膜材料的表層進(jìn)行改性,對基底材料的整體性能不會產(chǎn)生影響。因此等離子體改性法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PLA薄膜的表面改性。

低溫等離子體改性在PLA材料中的應(yīng)用

等離子體中存在具有一定能量分布的電子、離子和中性粒子,在與材料表面撞擊時(shí)會將自己的能量傳遞給材料表面的分子和原子,產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)過程。親水性是材料進(jìn)行涂層、金屬化、層壓、膠合及印刷所需的基本特性,等離子體改性的基本任務(wù)之一就是改善PLA薄膜的親水性。

在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

PLA因具有無毒、生物相容性好、可生物吸收、可生物降解等優(yōu)點(diǎn),已成為繼聚乙醇酸(PGA)之后第二類經(jīng)美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)可用于人體的可降解聚合物材料。然而其疏水性、表面自由能低和缺乏活性官能團(tuán)等限制了其被廣泛應(yīng)用于外科手術(shù)縫合線、藥物載體、骨植入物和組織工程等醫(yī)學(xué)應(yīng)用。PLA材料經(jīng)過不同氣體等離子改性后,可以在PLA表面上引入不同活性官能團(tuán)的同時(shí)還能改善材料表面的親水性、表面自由能、粘附性和生物相容性等,使材料變得更有利于細(xì)胞增殖和生長。等離子體改性可以彌補(bǔ)PLA材料中的不足,使PLA在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用更為廣泛。

在組織工程支架中的應(yīng)用　

組織工程支架材料是一種臨時(shí)結(jié)構(gòu),允許細(xì)胞和組織生長。因此組織工程支架必須具備以下特點(diǎn):是一種容易被身體吸收的材料;能提供可靠的初始結(jié)構(gòu),以積累細(xì)胞,形成組織;具有良好的生物相容性和可生物降解性;細(xì)胞和支架表面的粘附性也是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù);具有精確的3D結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)闹谱鞣椒ǖ?。而PLA雖然具有可生物降解、無毒等優(yōu)點(diǎn),但是親水性差、黏附性能較弱,細(xì)胞增殖能力較低。而等離子技術(shù)是一種成熟的技術(shù),適用于組織工程支架的表面修飾,在改變支架的表面形貌、提高支架親水性的同時(shí)還能在支架表面引入新的功能;引發(fā)后續(xù)接枝反應(yīng)中所需的自由基的形成;將額外的官能團(tuán)共價(jià)結(jié)合到處理過的表面上。

PLA材料是一種多用途的聚合物,具有許多優(yōu)異的物理和生物性能,但是當(dāng)PLA材料用于包裝和醫(yī)療領(lǐng)域時(shí),材料本身的一些缺點(diǎn)限制了其在包裝和醫(yī)療領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。等離子改性技術(shù)在改善聚合物表面性能方面具有廣闊的前景。等離子改性技術(shù)在PLA包裝和醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用。在大多數(shù)改性情況下可以增加引入材料表面含氧基團(tuán)的含量,改善材料表面的親水性,增加表面自由能,增加材料表面的粗糙程度。在包裝領(lǐng)域中,通過等離子改性引發(fā)后續(xù)接枝反應(yīng)中所需的自由基的形成,并且可以將額外的官能團(tuán)共價(jià)結(jié)合到處理過的表面上。通過接枝抗菌劑獲得了抗菌包裝;接枝氧氣阻隔性能好、抗拉強(qiáng)度大的材料獲得了抗拉阻氧包裝。還討論了低溫等離子體改性技術(shù)運(yùn)用于食品包裝領(lǐng)域中的安全問題。在醫(yī)療領(lǐng)域中通過等離子改性,使PLA材料的生物相容性、細(xì)胞粘附性、細(xì)胞增殖能力有了很大的提高,使PLA材料在組織工程支架、外科手術(shù)縫合線、藥物載體方面有了更加廣泛的應(yīng)用。等離子作為一種無廢料和副產(chǎn)物產(chǎn)生的綠色改性技術(shù),而PLA又是一種不以石油為原料、可生物降解的綠色材料。兩者的有效結(jié)合不僅發(fā)揮了PLA的潛能,使PLA的應(yīng)用變得越來越廣泛而且對環(huán)境保護(hù)也起著至關(guān)重要的作用。尤其在全球重視壞境問題的背景下,等離子體改性PLA在制作包裝和醫(yī)療材料的應(yīng)用會越來越廣泛。