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Trattamento superficiale ultra-pulito: come il plasma può cambiare il futuro dei dispositivi biomedici?
Con il continuo progresso della scienza e della tecnologia, la tecnologia di pulizia al plasma è gradualmente diventata una nuova scelta per il trattamento superficiale delle apparecchiature biomediche. Questa tecnologia migliora notevolmente la pulizia delle apparecchiature correlate, rimuovendo impurità e contaminanti dalla superficie. Il fulcro della pulizia al plasma è l'utilizzo di una tensione ad alta frequenza per attivare il gas e produrre un plasma ad altissima energia, in grado di decomporre e rimuovere efficacemente gli inquinanti organici dalla superficie.
Le specie attivate del plasma, tra cui atomi, molecole, ioni, radicali liberi, mitafasi e fotoni nella gamma degli ultravioletti a onde corte, reagiscono con qualsiasi superficie posta nel plasma.
La tecnologia di pulizia si basa sulla capacità del plasma di rilasciare fotoni al contatto con una superficie, creando una caratteristica "luminosità". Il plasma prodotto da diversi gas apparirà in colori diversi. Ad esempio, la luminosità prodotta dal plasma di ossigeno è di colore azzurro. Il plasma che utilizza l'ossigeno è estremamente efficace e rispettoso dell'ambiente, poiché scompone efficacemente i legami chimici dei contaminanti organici pulendo le superfici.
In questo processo si formano specie di ossigeno (come O2+, O2-) . , O3, ecc.) si combineranno con gli inquinanti organici per produrre acqua (H2O), anidride carbonica (CO2) e composti di idrogeno e carbonio a basso peso molecolare, questi prodotti di decomposizione finali vengono espulsi all'esterno durante il processo, lasciando una superficie ultra pulita.
Se il materiale da lavorare è soggetto a ossidazione, come l'argento o il rame, solitamente viene trattato con argon o elio.
La pulizia al plasma non è solo un processo di pulizia fisica, ma introduce anche gas altamente reattivi dal punto di vista chimico dal punto di vista della scienza dei materiali. Ciò contribuisce notevolmente a migliorare l'effetto pulente. Attualmente, questa tecnologia è stata applicata alla pulizia, alla disinfezione e alla modifica dei materiali delle apparecchiature biomediche, migliorando notevolmente le funzioni e le prestazioni di molti dispositivi.
Ambito di applicazione
Pulizia e disinfezione
La pulizia al plasma non solo rimuove chimicamente i contaminanti organici, ma rimuove anche fisicamente gli idrocarburi dalla superficie. Interagendo con gas chimicamente reattivi (come ossigeno e aria), la pulizia al plasma può convertire rapidamente i contaminanti in eccesso in gas innocui, garantendo che la superficie raggiunga uno stato di pulizia ideale.
Queste applicazioni includono la rimozione di monostrati autoassemblati da superfici in oro, proteine residue su dispositivi medici e la pulizia di nanoelettrodi.
Scienze della vita
Nel campo delle scienze della vita, la sopravvivenza, la funzione e la proliferazione delle cellule dipendono tutte dalla loro adesione al microambiente. La tecnologia di pulizia al plasma può aggiungere gruppi funzionali biologicamente rilevanti (come gruppi carbonilici, carbossilici e amminici) alla superficie dei materiali senza l'uso di sostanze chimiche, migliorando significativamente la biocompatibilità e la bioattività dei materiali.
La pulizia al plasma ha dimostrato un ampio potenziale in applicazioni quali la coltura cellulare, l'ingegneria tissutale e gli impianti.
Scienza dei materiali
Nella scienza dei materiali, la bagnabilità e la modifica della superficie sono considerate uno dei metodi chiave per migliorare le proprietà dei materiali. La pulizia al plasma può modificare la chimica superficiale dei materiali introducendo gruppi funzionali polari, migliorando così l'aderenza a rivestimenti, adesivi, inchiostri ed epossidici a base d'acqua.
Tra le applicazioni specifiche rientrano il miglioramento della potenza termica delle pellicole di grafene e della funzione di lavoro delle eterostrutture dei polimeri semiconduttori.
Microfluidica
La tecnologia di pulizia al plasma viene utilizzata anche nei dispositivi microfluidici, che possono essere impiegati in un'ampia gamma di applicazioni di ricerca. Grazie al rapido sviluppo e alle proprietà regolabili del materiale PDMS, la pulizia al plasma può garantire un legame permanente dei chip microfluidici in PDMS ai vetrini o ad altri strati di PDMS, formando microcanali senza perdite.
Le applicazioni di questa tecnologia includono la separazione del plasma, il sequenziamento dell'RNA a singole cellule e la ritenzione dell'idratazione a lungo termine nei dispositivi microfluidici.
Celle solari e tecnologia fotovoltaica
La plasmonica può anche migliorare le prestazioni delle celle solari e dei dispositivi fotovoltaici. Ad esempio, riducendo l'ossido di molibdeno (MoO3), la densità di corrente di cortocircuito può essere aumentata in modo significativo, mentre la capacità di produzione di idrogeno dei nanosfoglie di biossido di titanio può essere migliorata e la conduttività di PEDOT:PSS può essere aumentata per ottenere un ITO più efficiente. - celle solari senza perovskite.
La tecnologia di pulizia al plasma sta guadagnando sempre più attenzione nella produzione di apparecchiature biomediche odierne. Con la sua approfondita esplorazione in vari campi, in futuro potrebbero emergere applicazioni più innovative. Questa tecnologia diventerà parte integrante dei dispositivi biomedici?
