ZnO納米線疏水涂層表面的檢測與應用

來源：廣州貝拓科學技術有限公司 2025年07月28日 07:11

疏水表面廣泛應用于生物醫學領域，如骨科敷料、體內植入物和耐腐蝕表面。各種生物材料如聚氨酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚四氟乙烯、硅橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、不銹鋼和鈦被用于植入物、、支架、牙科植入物、骨板、關節置換、皮膚修復、血管移植、導管、管道、藥物輸送和應用。

近年來，半導體材料涂層引起了研究人員的廣泛關注。半導體材料的生物相容性、無毒性、抗菌和抗微生物性能、光催化活性和物理化學穩定性使其涂層在生物醫學應用中具有優勢。在半導體材料中，ZnO是一種生物安全的生物相容性材料，廣泛應用于生物醫學領域。由于ZnO納米結構的疏水涂層具有很強的驅避性和耐細菌性，在醫療設備和手術工具方面有更大的應用范圍和更廣闊的潛力。

Amitender等開發一種基于半導體材料的生物材料疏水涂層，包括利用疏水ZnO納米線在各種基底上進行疏水涂層，如玻璃，石英，硅和PDMS。在ZnO納米線涂層后，基底對EDTA-WB具有疏水性。接觸角測量表明，在不同襯底上涂覆ZnO納米線前后，EDTA-WB的表面潤濕行為發生了巨大變化。研究結果表明，ZnO納米線涂層可以實現各種基底的疏水性，可用于各種生物醫學應用。

圖1. (a)接觸角測量裝置示意圖，(b)在不同基材上涂覆ZnO納米線的步驟示意圖，(c)基材外表面接觸角變化示意圖(i)涂覆ZnO納米線前和(ii)涂覆ZnO納米線后降低血液潤濕性的示意圖

圖1a顯示了用于測量的實驗裝置的示意圖。超疏水性ZnO納米線在基片上的涂覆過程如圖1b所示。通過在ZnO納米線表面涂覆Si、PDMS、玻璃和石英，制備了不同類型的樣品襯底。圖1c顯示了接觸角變化的示意圖，其中襯底的外表面由ZnO納米線涂層制成疏水性，這增加了CA，從而減少了表面的水潤濕。

圖2. (a)石英，(b)玻璃，(c)硅，(d) PDMS樣品，(e) ZnO納米線涂覆前后EDTA-WB在各種襯底上的接觸角

為了分析血液與不同表面的相互作用，我們用5µl血滴在不同表面上進行了基于無根液滴法的CA測量。涂覆ZnO納米線前后不同樣品基板上血接觸角的圖像如圖2a-d所示。結果表明，ZnO納米線涂層后，石英襯底上的血接觸角由54.6°升高到96.4°。對于玻璃基板，血CA值從28.5°增加到145.7°。對于Si底物，它從62°增加到138.8°，對于PDMS底物，血CA值從81.4°增加到131.6°。觀察結果表明，不同類型的底物在被ZnO納米線涂層后，原本對血液是親水的，但卻變成了疏水的。結果表明，ZnO納米線涂層可以實現多種襯底的疏水性。未稀釋EDTA-WB在不同基底上涂覆ZnO納米線前后CA變化的條形圖如圖2e所示。

圖3. 石英和PDMS樣品上全血稀釋后接觸角的變化

圖3顯示了在石英和PDMS的ZnO包被樣品上，不同血液稀釋比下CA的變化。用蒸餾水稀釋血液的比例分別為1:25,1:50和1:100。結果表明，ZnO納米線涂層適用于各種類型基底的疏水，對EDTA-WB表現出親水性。這些研究有助于評估EDTA-WB生物材料的潤濕行為，在醫學領域的各種應用，如生物傳感器，傳感器，耐腐蝕性，液體輸送，微流體系統和生物工程領域都有良好的應用前景。

參考文獻：

[1]Singh, A., Singh, S., ZnO nanowire-coated hydrophobic surfaces for various biomedical applications[J]. Bulletin of Materials Science, 2018,41(4).

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