热点资讯长沙软件开发 PDMS在微芯片、生物模子等方面的诳骗, 你了解吗?
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公共好！今天咱们来了解一种在生物医学工程中具有遑急诳骗的材料——聚二甲基硅氧烷，简称PDMS。PDMS具有很多优异的特质，如精致的光学、电学和机械性能，生物相容性等，使其在生物医药边界得到庸碌诳骗。它可用于制造微芯片、生物模子、血液模拟物以及医疗植入物涂层等。可是，PDMS也存在一些局限性，如疏水性等问题。接下来，咱们将详确琢磨PDMS的特质、诳骗及关系推敲进展。*本文只作念阅读札记共享*
一、序文
聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种在生物医药边界有庸碌诳骗的弹性体团聚物，具有多种优异特质，如生理惰性、抗生物降解性、生物相容性、化学厚实性、透气性、精致的机械性能、优异的光学透明度和通过复制模具浅薄制造等。PDMS在微泵、导管名义、敷料、微阀、光学系统、疾病体外推敲、植入物、微流体和光子学等边界齐有诳骗。此外，软光刻时期的发展激动了PDMS在微机电系统（MEMS）和微流体组件中的诳骗。
二、PDMS特质
2.1 优点
光学、电学和机械性能：PDMS具有光学透明性，在390nm至780nm波长范围内的透射率可达75-92%，折射率为1.4，热导率为0.2-0.27W/m - K，比热容为1.46kJ/kg・K，介电强度为19kV/mm，介电常数为2.3 - 2.8，体积电阻率为2.9x10^14ohm・cm，杨氏模量为360-870kPa，泊松比为0.5，抗拉强度为2.24-6.7MPa，硬度为41-43Shore A，粘度为3.5Pa・ s，战争角约为108°±7°，熔点为-49.9至-40℃。
生物相容性和可降解性：PDMS具有生物相容性，与生物组织兼容，且可在当然环境中快速降解。
其他特质：PDMS 具有化学惰性、热厚实性、透气性，能保护电子元件免受环境要素和机械冲击，可复制亚微米特征以开采微结构，呈现超弹性活动，类似于生物组织。
2.2 污点
疏水性：PDMS名义具有疏水性（战争角与水约为108°±7°），这在一些诳骗中会律例其使用，举例在由生物样本构成的溶液中。
与试剂的相互作用：PDMS与某些试剂聚合时会扩张，在微通谈中，其疏水性会导致对极性液体流动的阻抗，使定量分析本质变得费力，况且小分子的收受会影响本质扫尾。
三、PDMS 制造过程
最常用的买卖PDMS是Sylgard®184硅橡胶弹性体套件，由单体和固化剂频繁以 10:1 的分量比搀杂。将化合物搀杂并脱气以凝视变成微气泡，然后将PDMS溶液倒在主模具上并在烤箱中固化。
固化时刻取决于烤箱温度和 PDMS 样品的大小，温度越高，固化时刻越短。举例，在 25℃下固化需要48小时，在100℃下需要35分钟，在125℃下需要20分钟，在150℃下需要10分钟。关于相配特定的诳骗和复杂几何体式，频繁建议在室温下进行固化至少48小时。
此外，单体和固化剂的搀杂比例不错篡改，这会导致一些性能的变化，如机械性能、光学性能善良体渗入性等。
四、PDMS 表征递次
扫描电子显微镜（SEM）：允许测量 PDMS 样品的厚度并进行定性表征，软件开发公司举例可用于不雅察 PDMS 微通谈的结构。
分量分析（Gravimetry）：基于重力时期量化 PDMS 样品分量的变化，可用于考证 PDMS 在化学浸泡后是否发生降解。
测角法（Goniometry）：通过在 PDMS 名义滴轻细水点并测量战争角来获取名义亲水性信息，可考证 PDMS 在某些处置后润湿性是否发生变化。
纳米压痕（Nanoindentation）：提供了推敲PDMS最外层机械性能的可能性，该层由于不同的处置（如UV照耀）而容易受到破碎。
软件开发拉伸磨真金不怕火（Tensile test）：允许测量PDMS的杨氏模量，杨氏模量可能会受到诳骗于PDMS的处置、硬化温度和时刻以及用于制造PDMS样品的搀杂比的影响。
X射线光电子能谱（XPS）：基于光电效应的时期，可用于识别材料的元素构成，可考证PDMS在领受任那处置后名义构成是否发生变化。
傅里叶变换红外光谱（FTIR）：用于获取PDMS样品的红外收受或透射光谱，可查验某些处置对PDMS交联的影响。
五、PDMS 微制造
时期：PDMS通过软光刻和旋涂等常用微制造时期进行图案化，软光刻是一组使用图案化弹性体行动钤记、模具或掩模来生成微图案的时期。
材料选拔：PDMS因其低界面开脱能、不随湿度扩张、精致的热厚实性、光学透明度、各向同性和均匀性等凸起性能，是该过程中最庸碌使用的弹性体。
亲水改性：由于PDMS的疏水性，在一些诳骗（如细胞培养、免疫测定和生物分子分离）中需要对其名义进行亲水改性。举例，当需要接种内皮细胞时，PDMS名义的亲水改性关于生效接种至关遑急。氧气等离子体是最常用的加多PDMS名义亲水性的处置递次，因其处置时刻短、操作浅薄且不影响PDMS透明度，但后果会在几分钟内褪色。为了收场存效和捏久的处置，可将名义活化与共价名义功能化鸠合合，如Zhao等东谈主建议的先进行氧气等离子体处置，然后涂覆两性离子聚（甲基丙烯酸酯）共聚物（PMGT）的递次，可将PDMS 的水战争角从108°裁减到30°，捏续至少200小时。
灭菌：大大齐生物医学诳骗需要灭菌，常用的灭菌递次（如酒精清洗、紫外线照耀和蒸汽高压灭菌）对PDMS疏水性影响不大，但蒸汽高压灭菌会加多储存模量和极限拉伸应力。
六、PDMS诳骗
6.1 PDMS基微芯片
实例：Schöning 等东谈主开采了一种PDMS/玻璃分离微芯片，基于典型的半导体兼容出产递次，简化了电泳基生物传感器的建立。PDMS层通过复制模具制造，然后切割部分SPE通谈，用薄玻璃盖片密封，临了与MISPE合座毛细管柱耦合变成最终芯片。
优点：PDMS用于制造微芯片具有资本低、易于制造、光学透明和弹性等优点，使其成为制造微芯片的理思材料。
6.2 PDMS生物模子用于血液能源学推敲
心血管疾病推敲：PDMS可用于制造微芯片来分析样本，也可用于复制心血管血流，以更好地交融和推敲心血管疾病，如动脉瘤。举例，推敲东谈主员使用PDMS开采了一种颅内动脉瘤模子，以模拟血管的机械活动，从而更好地交融动脉瘤的变成和发展机制。
微通谈几何体式：矩形微通谈是通过软光刻时期得到的最常见几何体式，具有生成精准、可肖似和多功能微通谈、精准抵制本质参数和准确测量、资本低、浅薄快速等优点，但与体内微血管的几何体式不同，在收场厚实的细胞接种方面存在费力。圆形微通谈可通过多种递次制造，如线铸时期、部分固化PDMS与热空气扩张成型鸠合合、聚合软光刻和正性光刻胶的回流闲暇等，但这些递次也存在一些局限性，如难以制造好意思满的圆形通谈、抵制工艺复杂等。
测量时期：为了更好地推敲心血管疾病，需要将PDMS微建造与适合的测量时期鸠合合。举例，Rodrigues等东谈主建议使用数字图像关系（DIC）递次来推敲体外模子中的小位移。
6.3 PDMS基血液模拟物
血液模拟物的发展：率先的血液模拟物是由甘油和水或黄原胶在甘油和 / 或水中稀释构成的浅薄流体，但这些流体无法推敲微不雅圭表上的不同流动闲暇。因此，比年来开采了含有不同刚度、体式和大小的微粒的颗粒状血液模拟物。
PDMS微粒的诳骗：PDMS由于其独到的机械性能，可用于出产柔性的PDMS微粒，以用于血液模拟物中。举例，Muñoz-Sánchez等东谈主通过使用不同的比例（基础/固化剂）出产了PDMS微粒，并通过流变学测量说明了其大略再现绵羊红细胞的厚实剪切粘度弧线。Choi等东谈主和Lopez等东谈主分歧建议了通过两打针器膜乳化时期和流聚焦时期来出产PDMS微粒的递次。
6.4 PDMS 基医疗植入物涂层
诳骗配景：医疗植入物频繁由生物医学级金属（如钽、锆、铌、钛过甚合金）制成，但这些材料在血液相容性、骨传导性和生物活性方面存在一些律例。PDMS因其生物相容性和疏水性而被庸碌推敲用于整合医疗植入物。
Tavakoli等东谈主通过在PDMS-SiO2涂层中镶嵌CuO纳米颗粒，擢升了涂层的抗菌特质和耐腐蚀性。
七、论断和算计
PDMS 在生物医学诳骗中有很多上风，如光学透明、易于制造、资本低善良体渗入性等，但疏水性在制造和生物诳骗中带来一些律例，可通过浅薄快速的亲水处置来克服。现在费力大边界制造PDMS的工业过程，且现存的PDMS亲水处置递次需要进一步阅兵和发展，以收场更高的耐久性亲水特质。PDMS在复制心血管系统方面有很大的诳骗后劲，在医疗植入物诳骗中也推崇着遑急作用，翌日需要络续推敲大边界出产PDMS基建造的递次，并阅兵亲水处置时期。
参考文件：
Miranda I长沙软件开发, et al. Properties and Applications of PDMS for Biomedical Engineering: A Review. J Funct Biomater. 2021 Dec 21;13(1):2.