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Tratamento de superfície ultralimpo: como o plasma pode mudar o futuro dos dispositivos biomédicos?
Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia, a tecnologia de limpeza por plasma gradualmente se tornou uma nova escolha para o tratamento de superfície de equipamentos biomédicos. Essa tecnologia melhora significativamente a limpeza dos equipamentos relacionados ao remover impurezas e contaminantes da superfície. O cerne da limpeza por plasma é usar voltagem de alta frequência para ativar o gás e produzir plasma de energia extremamente alta, que pode decompor e remover efetivamente poluentes orgânicos da superfície.
As espécies ativadas do plasma, incluindo átomos, moléculas, íons, radicais livres, mitáfases e fótons na faixa ultravioleta de ondas curtas, reagem com qualquer superfície colocada no plasma.
A tecnologia de limpeza é baseada na capacidade do plasma de liberar fótons ao entrar em contato com uma superfície, criando um "brilho" característico. O plasma produzido por diferentes gases aparecerá em cores diferentes. Por exemplo, o brilho produzido pelo plasma de oxigênio é azul claro. O plasma que usa oxigênio é extremamente eficaz e ecológico, quebrando efetivamente as ligações químicas de contaminantes orgânicos em superfícies limpas.
Neste processo, espécies de oxigênio (como O2+, O2-) são formadas . , O3, etc.) se combinarão com poluentes orgânicos para produzir água (H2O), dióxido de carbono (CO2) e compostos de carbono e hidrogênio de baixo peso molecular, esses produtos finais de decomposição são exauridos durante o processo, deixando uma superfície ultralimpa.
Se o material a ser processado for suscetível à oxidação, como prata ou cobre, ele geralmente é tratado com argônio ou hélio.
A limpeza por plasma não é apenas um processo de limpeza física, mas também introduz gases altamente reativos quimicamente do ponto de vista da ciência dos materiais. Isso contribui significativamente para melhorar o efeito de limpeza. Atualmente, essa tecnologia tem sido aplicada à limpeza, desinfecção e modificação de materiais de equipamentos biomédicos, melhorando significativamente as funções e o desempenho de muitos dispositivos.
Âmbito de aplicação
Limpeza e Desinfecção
A limpeza por plasma não apenas remove quimicamente contaminantes orgânicos, mas também remove fisicamente hidrocarbonetos da superfície. Ao interagir com gases quimicamente reativos (como oxigênio e ar), a limpeza por plasma pode converter rapidamente o excesso de contaminantes em gases inofensivos, garantindo que a superfície atinja um estado de limpeza ideal.
Essas aplicações incluem a remoção de monocamadas automontadas de superfícies de ouro, proteínas residuais em dispositivos médicos e limpeza de nanoeletrodos.
Ciências da Vida
No campo das ciências biológicas, a sobrevivência, a função e a proliferação das células dependem de sua adesão ao microambiente. A tecnologia de limpeza por plasma pode adicionar grupos funcionais biologicamente relevantes (como grupos carbonila, carboxila e amina) à superfície dos materiais sem o uso de produtos químicos, melhorando significativamente a biocompatibilidade e a bioatividade dos materiais.
A limpeza de plasma mostrou amplo potencial em aplicações como cultura de células, engenharia de tecidos e implantes.
Ciência dos Materiais
Na ciência dos materiais, a molhabilidade e a modificação da superfície são consideradas um dos principais métodos para melhorar as propriedades do material. A limpeza de plasma pode alterar a química da superfície dos materiais, introduzindo grupos funcionais polares, melhorando assim a adesão a revestimentos à base de água, adesivos, tintas e epóxis.
Aplicações específicas incluem melhorar a potência térmica dos filmes de grafeno e a função de trabalho das heteroestruturas de semicondutores de polímero.
Microfluídica
A tecnologia de limpeza por plasma também é usada em dispositivos microfluídicos, que podem ser usados em uma ampla gama de aplicações de pesquisa. Devido ao rápido desenvolvimento e às propriedades ajustáveis do material PDMS, a limpeza por plasma pode garantir a ligação permanente de chips microfluídicos de PDMS a lâminas de vidro ou outras camadas de PDMS, formando microcanais sem vazamentos.
As aplicações desta tecnologia incluem separação de plasma, sequenciamento de RNA de célula única e retenção de hidratação de longo prazo em dispositivos microfluídicos.
Células solares e tecnologia fotovoltaica
O plasmônico também pode aumentar o desempenho de células solares e dispositivos fotovoltaicos. Por exemplo, ao reduzir o óxido de molibdênio (MoO3), a densidade de corrente de curto-circuito pode ser significativamente aumentada, enquanto a capacidade de produção de hidrogênio das nanofolhas de dióxido de titânio pode ser melhorada, e a condutividade do PEDOT:PSS pode ser aumentada para atingir um ITO mais eficiente. -células solares de perovskita livres.
A tecnologia de limpeza de plasma está ganhando cada vez mais atenção na produção de equipamentos biomédicos de hoje. Com sua exploração aprofundada em vários campos, aplicações mais inovadoras podem surgir no futuro. Essa tecnologia se tornará parte integrante dos dispositivos biomédicos?
