远程氧等离子体灭菌对基质材料表面性能的影响

　　医学灭菌较之其他技术更强调稳定性与安全性,但低温等离子体在作用于微生物的同时,必然会作用于染菌载体表面.随着越来越多的聚合物材料被广泛应用于现代医用设备、生物移植材料中,等离子体在灭菌的同时所引发的这些医用高分子材料表面的化学修饰、刻蚀、交联、聚合等反应[1]对材料医学使用性能的影响已经受到人们的广泛关注.一般的等离子体灭菌研究都只限于在放电区进行,即放电过程中生成的各活性物种(电子、离子、自由基等)混合存在,同时作用[2-4].此时,基质材料表面的改性是难以控制的[5-6].究竟能否实现灭菌与材料表面性能最优化的同步完成,从而实现可控等离子体灭菌技术,是等离子体灭菌应用基础研究中亟待解决的问题,目前尚未见国内外的相关报道.据此,我们提出了远程等离子体灭菌技术,并在前期的研究中,确认了远程氧等离子体的有效灭菌范围及最佳灭菌条件[7].与常规等离子体灭菌相比,远程等离子体可在距放电中心一定距离处形成较纯的高浓度自由基氛围[7],从而强化目的性反应,获得对基质材料更有效的表面改性效果.本文在文献[7]研究的基础上,即在特定的等离子体灭菌条件下(放电功率100 W,放电时间60 s,O2流量40 cm3/min),通过接触角测定、质量损失率计算、微生物培养和体外凝血实验,考察了远程氧等离子体灭菌前、后医用聚四氟乙烯(poly(tetrafluoroethylene), PTFE)表面的物理、化学及医学使用性能变化,并通过X射线光电子能谱(XPS)进行了表面分析.

　　1　材料与方法

　　1·1　实验材料

　　本实验所用的材料为文献[7]中的染菌载体医用PTFE膜.实验前,将灭菌后的PTFE样片用去离子水反复清洗后在超声波清洗器(KQ-100DB,昆山市超声仪器有限公司)中洗涤15 min,于无菌环境中干燥,经光学显微镜检验确认表面无菌后备用.远程等离子体反应器与文献[7]中的相同.

　　1·2　实验方法

　　1·2·1　接触角测试　采用接触角测定仪(JY-82型,承德试验机厂)对PTFE样片进行水接触角测量,温度为(20±1)℃,相对湿度为(45±5)%,液滴(去离子水)经微量进样器排出,控制液滴与试样接触面直径为2~3 mm.选取5个测量点分别测量后取平均值.

　　1·2·2　质量损失率计算　采用电子分析天平(Mettler AE240型)测量灭菌前、后PTFE样片的质量,按下式计算质量损失率

　　式中:W为样片质量损失率(μg/m2);m1、m2分别为灭菌前、后PTFE膜的质量(μg); S为样片表面积(m2).

　　1·2·3　抗细菌粘附实验　本实验中选用的指示菌种为大肠杆菌8099株,菌悬液的制备同文献[7].将灭菌前、后的PTFE样片分别置于10 mL大肠杆菌悬液中,37℃下水浴振荡24 h后取出样片,先用磷酸盐缓冲液(PBS)冲洗3次,除去薄膜表面游离的细菌,再经PBS溶液超声清洗10 min,分离粘附于材料表面上的细菌.将超声清洗后形成的菌悬液经振荡混匀,取样进行活菌培养计数[8],按下式计算细菌粘附率