金コーティングとプラズマ処理によるポリエーテルエーテルケトンの表面化学の調整

背景

人間の老化の問題の1つは、関節の摩耗です。これは、骨折、脊椎変性、関節炎、骨腫瘍など、骨格および関節系のさまざまな苦痛の量の急激な増加に関連しています。人工インプラントを使用した整形外科手術は、現在、損傷した骨や関節の構造的および機能的な再生に使用される主な方法です。整形外科用インプラントに一般的に使用される材料は、特に金属、セラミック、ポリマー、および複合材料です。金属製インプラント（金など）は、永久的な代替品（人工股関節置換術、人工歯など）または一時的な補綴物（骨折を固定するために使用されるディスク、ヒンジ、ネジ、ロッドなど）として臨床診療で広く使用されています。金属は、その機械的強度、耐摩耗性、および非毒性のために好まれています[1,2,3]。一方、それらの高い機械的強度と低い弾性は、人間の骨格組織と互換性がありません。これは、骨インプラントに悪影響を与える可能性があり、隣接する骨組織の吸収とインプラントの解放につながる可能性があります。超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリラクチド（PLA）、ポリグリコリド（PGA）、ポリヒドロキシブチレート（PHB）などのポリマーは、さまざまな生物医学的用途で広く使用されています。しかし、骨や関節の代替として使用されているポリマーの数は限られています。これは、柔軟性が高すぎて弱く、機械的整形外科インプラントに課せられる要求に対応できない傾向があるためです[4、5]。

ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）は、1978年に最初に合成された半結晶性の線状多環芳香族熱可塑性ポリマーです[6]。 PEEKは、椎間スペーサーや骨ネジの材料として一般的に使用されています[7、8]。 PEEKはその特殊な化学構造により、化学的および物理的変化に対して高い耐性があります[6、9、10]。また、耐摩耗性があり、高温下でも安定しています[6]。さらに、PEEKの生体適合性は、invitroおよびinvivoの両方で証明されており、毒性または変異原性の影響を引き起こしません[11、12、13]。その大きな利点は、人間の骨と同様の弾力性であり、インプラントと骨の間でバランスの取れた重量配分が可能です。したがって、埋め込み後の応力遮蔽効果はありません。ただし、PEEKは疎水性および生体不活性の特性を示し、タンパク質の吸着や細胞接着には適していません[14、15]。したがって、これらの特性を改善するには、PEEK表面を変更する必要があります。

材料の表面特性は、さまざまな手法で調整できます[16]。これらの方法の1つは、プラズマによる生体高分子表面の修飾です。これは、低圧下のガスと電磁ガス励起装置を含む密閉型反応器システムで生成されたイオン化ガスを使用します。湿式技術と比較して、生体高分子表面のプラズマ修飾は、化学的柔軟性に有利です。電磁的に生成された反応性粒子は、反応器内の生体高分子表面と相互作用し、その物理的および化学的特性に変化を引き起こします。その用途に関連する材料バルクの機械的、電気的、および光学的特性は変化しないままであり[17]、これは生体適合性ポリマーの設計、開発、および製造に有利です。ポリマーの表面特性を改善するために使用される別の方法は、カソードスパッタリングである。金ナノ粒子の薄膜への統合は、組織工学や生物学的センシングなどのさまざまなアプリケーションにとって重要です[18]。ナノ粒子のサイズは、材料表面の挙動と表面特性（密度、格子定数、電気的特性、光学的特性など）に影響を与えます[19]。特に100nm未満のナノ粒子は、細胞の接着と増殖を促進することがよくあります[20]。

この研究の目標は、特にマウス胚性線維芽細胞（L929）の細胞接着と増殖を改善するために、プラズマ処理と金沈着の両方によってPEEK上にナノ構造を形成することでした。処理前後の表面特性（極性、表面化学、構造）は、さまざまな手法（重量測定、ゴニオメトリー、X線光電子分光法、動電学的分析）によって評価されました。さらに、原子間力顕微鏡を使用して、PEEKの表面形態と粗さを調べました。結果は、主に脊椎インプラントの構築や整形外科や外傷学の他の代替品での利用の可能性について、潜在的な生物医学的応用の文脈で説明されています。

メソッド

材料と変更

PEEKフォイル（厚さ50 µm、密度1.26 g cm ^-3 、Goodfellow Ltd.、UKから提供）をすべての実験に使用しました。すべてのPEEKサンプル（円形、ø =2 cm）をプラズマで処理した後、各サンプルの半分を金でコーティングしました。 PEEKサンプルは、直接（グロー、ダイオード）Ar ⁺ で処理されました。 [18、21]に記載されている条件下で、Balzers SCD 050デバイス（BalTec AG、Pfäffikon、CH）を使用したプラズマ。処理時間は60秒と240秒で、放電電力は8.3 Wでした。PEEKの金コーティングは、金ターゲットからのBalzers SCD 050デバイスによって実現されました（純度99.95％、Safina Ltd.、CZから提供）。堆積条件はDCAr ⁺ でした。 プラズマ; 99.995％のガス純度; 30、150、および300秒のスパッタリング時間、40 mAの電流（放電電力15 W）。および合計Ar ⁺ プレッシャー。電極距離、電力密度、および平均堆積速度は、[18、22]で説明されているのと同様に調整されました。準備されたサンプルは、実験室条件（24°C、湿度40〜60％）で保管されました[23]。

測定手法

重力法

金フィルムの平均厚さは、メトラートレドUMX2マイクロバランスを使用した重量測定によって測定されました。厚さは、金のかさ密度を使用して、スパッタリング前後のサンプル重量から計算されました。各タイプの変更の10個のサンプルを測定に使用しました。重量測定の誤差は15％未満でした。

接触角

サンプルの湿潤性は、それらの表面水接触角（WCA）の測定によって決定されました。さらに、プラズマ処理と金の堆積によって引き起こされる構造的および組成的変化の特性は、室温（24°C、湿度40〜60％）でDrop Shape Analysis System DSA 100（KRÜSSGmbH、DE）によって決定されました[23]。ステンレス鋼の針を使用して、2.0±0.2μLの水滴をテストしたサンプルに付着させました。ドロップの画像は、2秒の遅延後に撮影されました。次に、ADVANCEシステムを使用して接触角を評価しました。各サンプルの少なくとも3つの複製で異なる位置の少なくとも7つの測定が実行され、平均化されて、最終的なWCAとその標準偏差が得られました。 WCAの測定は、14日間「エージング」されたサンプルで実行されました。

X線光電子分光法

調製したサンプルの化学組成は、Omicron Nanotechnology ESCAProbeP分光計（Omicron Nanotechnology GmbH、DEが提供）によって測定されたX線光電子スペクトル（XPS）（3回の測定）から10％の相対誤差で決定されました。露出および分析された領域の寸法は、2×3 mm ² でした。 。測定条件は[18、21]に記載されています。特徴的なカーボン（1 s ）、酸素（1 s ）、およびゴールド（4 f ）ピークが検索されました。測定は超軽量真空で行いました。取得したスペクトルの評価は、CasaXPSコード[24]によって実行されました。測定に使用されたサンプルは、14日間「エージング」されました。測定前に、サンプルは標準的な実験室条件下で保管されました。

ゼータ電位

すべてのサンプルの動電学的分析（動電学的電位、ゼータ電位）は、SurPASS Instrument（Anton Paar）によって決定されました。サンプルは、電解質（0.001 mol L ^-1 ）と接触している調整可能なギャップセル内で調査されました。 KCl）および緩衝液（リン酸緩衝生理食塩水（PBS））。測定ごとに、同じ最上層のポリマーフィルムのペアを2つのサンプルホルダーに固定しました（断面積は20×10mm ² ）。 そしてそれらの間のギャップは100μmです）。すべてのサンプルは2回繰り返して調製しました。それらのすべては、5％の実験誤差で6.8の一定のpHで3回測定されました。ゼータ電位の決定には、ストリーミング電流法を使用し、Helmholtz-Smoluchowski方程式を適用してゼータ電位を計算しました[25、26、27]。ゼータ電位の測定に使用された老化したサンプルは、14日間「老化」しました。

原子間力顕微鏡

サンプルの表面形態は、VEECO CP IIシステム（Bruker Corporation、米国マサチューセッツ州ビレリカ）を使用した原子間力顕微鏡（AFM）によって調べられました。表面は、20〜80 N m ^-1 のばね定数でシリコンPドーププローブRTESPA-CPを使用して、「タッピングモード」で測定されました。 （Bruker Corporation、米国マサチューセッツ州ビレリカ）。同じ領域を繰り返し測定する（1×1μm ² ）、3回の連続スキャン後に表面形態が変化しないことを確認しました。測定に使用したサンプルは14日間エージングしました。

誘導結合プラズマ質量分析

質量分析検出器（ICP-MS）を備えた誘導結合プラズマを使用して、PBS（pH =7.4）に放出されたAuイオンの量を測定しました。オートサンプラーに接続されたAgilent8800トリプル四重極分光計（Agilent Technologies、日本）を使用して、Au浸出液の微量元素分析を実施しました。サンプル噴霧は、蠕動ポンプを備えたMicroMistデバイスを使用して実行されました。測定の不確かさ（各サンプルの3回）は3％未満でした。 ICP-MSの浸出液は、5％CO ₂ を含む加湿雰囲気中のPBSでサンプルを静的にインキュベートすることによって調製しました。 37°Cで6、24、72時間。浸出液を蒸留水で1：8の比率に希釈し、分析しました。

細胞培養

国際規格ENISO 10993-5に従って、細胞適合性試験は、マウス線維芽細胞のL929細胞株（Sigma、USA）を使用してinvitroで実施されました。 PEEKサンプル（未処理、プラズマ処理、金コーティング）をシンチレーションカウンターバイアル内の70％エタノールで20分間滅菌し、12ウェルプレート（Jet Biofil、Ø2.14cm）に挿入し、PBSで洗浄し、ウェルにマウントしました。ポリ（メチルメタクリレート）製の中空プラスチックシリンダーを備えた底部。 L929細胞は、10％ウシ胎児血清（FBS、Invitrogen、USA）と2 mMを含む1mLの高グルコースダルベッコ改変イーグル培地（DMEM、Sigma、USA）に、ウェルあたり30,000細胞の密度でサンプルの上に播種されました。安定したl-グルタミン（l-アラニル-1-グルタミン、Sigma、USA）。 L929セルは、5％CO ₂ の加湿雰囲気で37°Cに維持されました。 。

蛍光顕微鏡

目的のインキュベーション時間（6、24、および72時間）の後、[28、29]で説明されているように、細胞を固定して染色しました。 L929細胞をPBSで洗浄し、PBS中の4％ホルムアルデヒド（Thermo Scientific、USA）で固定しました（37°C、20分）。 PBSで洗浄した後、細胞骨格のF-アクチンをPBS中のファロイジン-Atto 565（Sigma、USA）で20分間標識しました。次に、細胞核をDAPI（4 '、6-diaminido-2-phenylindole dihydrochloride、Sigma、USA）で10分間染色し、細胞をPBSでリンスし、封入剤（Vector Laboratories、USA）で覆いました。微細なスライドガラスとカバーガラスの間に取り付けられています。すべてのサンプル（14日間「エージング」）は、3回テストされました。

走査型電子顕微鏡

手付かずのPEEK、プラズマ/金の界面、およびコントロール（ガラスカバースリップ）上で成長する検査された細胞の詳細な形態は、二次電子モードの走査型電子顕微鏡（SEM）TESCAN LYRA3 GMU（Tescan、CZ）によって特徴づけられました。 SEMによる分析を目的とした細胞を、PBSで洗浄し、0.1 Mカコジル酸緩衝液（pH 7.2）中のカルノフスキー溶液[30、31]で固定し、脱水しました（エタノールの割合を増やした後、ヘキサメチルジシラザンで10分間インキュベートする最後の2つのステップ）オーブンで40°Cで2時間乾燥します）。脱水されたサンプルは、10nmの金の層でコーティングされていました。

結果と考察

すべての測定は、プラズマ処理と金のスパッタリングの14日後に「エージング」されたサンプルを使用して実行されました。プラズマ処理されたポリマー表面に形成された官能基は安定しておらず、時間とともに変化することはよく知られています[32]。材料表面は未処理の状態に回復する傾向があります[33]。したがって、プラズマ処理によって生成された化学基の再配向が材料の大部分に変化することが起こります[34、35]。

プラズマ処理とそれに続くAuスパッタリング中のPEEKアブレーションを重力法で調べた。アブレーションおよびスパッタリングによる質量成長によって引き起こされるポリマーの質量損失は、連続的にポリマーの厚さに変換された。プラズマ処理（60秒と240秒、電力8.3 W）後に測定された質量損失を表1に示します。露出時間が長くなると、顕著なアブレーション損失が明らかになりましたが、2倍になりました。軽度の損失は、おそらくPEEKの芳香族特性によって引き起こされ、たとえば、ポリオレフィンの脂肪族鎖（UHMWPE）の場合よりも開裂に対する耐性が向上しました。金のスパッタリングでは、不連続層と連続層の代表的な例として30秒と300秒の時間が決定されました[19、36]。 150秒および300秒の金コーティングを施したサンプルで明らかなように、アブレーション損失の減少により、PEEK表面への金の固定が改善されました。

プラズマ処理と金のスパッタリング時間に応じて測定されたサンプルの水接触角の値を表2に示します。プラズマ処理後、WCAは79.5±2.4°（未修正の元のPEEK）から94.0±5.5°および95.6±2.1°に増加しました。 （PEEKはプラズマでそれぞれ60秒と240秒処理されます）。プラズマ処理後のWCA値の差は、値の偏差と比較してごくわずかです。 WCAはAuコーティングで減少し、プラズマ処理されたサンプルに比べて表面がより親水性になります。

ポリマー表面の元素濃度（アクセス可能な深さ6〜8原子層）をXPS法で調べました。結果は表2にまとめられています。XPSデータは、未処理のPEEK、プラズマ処理されたサンプル、およびプラズマ処理されたサンプルとそれに続くAuコーティングについて取得されました。 XPS測定から、長時間の治療で酸素濃度が上昇していることがわかります。これはおそらく、酸素含有基がポリマーボリュームに再配向したことが原因でした[37,38,39]。グループの配向はプラズマ処理の直後に発生することが証明されました。したがって、サンプルの「エージングプロセス」では、サンプルの表面に変化が生じます。このため、プラズマ処理後14日間、サンプルの「エージング」状態が安定した状態でサンプルを測定しました[40、41]。長時間のプラズマ処理で酸素濃度が上昇した。ポリマー表面は、表面にラジカルサイトを作成することで、より強いプラズマ放電によって破壊されます。プラズマパワーが高いほど、ポリマーの修飾がより顕著になります。これらの部位は、空気中に存在する酸素と反応し、処理された表面の酸素濃度を増加させます[42、43]。金のスパッタリング後、金の層を犠牲にして酸素の濃度が低下します。表面がそれほど破壊されていない場合、スパッタリング時間の短縮とともに金の濃度が増加しました。

図1は、AFMによって得られたPEEK表面形態を示しています。プラズマ処理により、両方の露光時間（60秒と240秒）でPEEK表面に検出可能な変化が生じましたが、予想どおり、プラズマへの露光時間が長くなると表面が粗くなり、サンプルの金属化に違いが生じました。プラズマで長時間処理されたサンプルは、より明確な金属クラスターを形成しました。この効果は、金の層が厚い（300秒間スパッタされた）サンプルと非常に薄い（30秒間スパッタされた）サンプルで特に顕著でした。プラズマで短時間（60秒間）処理されたサンプルは、少数の大きくて不規則なクラスターを形成しました。 30秒間だけスパッタされた層の場合、金属クラスターは、プラズマで240秒間処理された基板上でのみ容易に認識できました。予想通り、クラスターのサイズと表面粗さは、一般に、金のスパッタリング時間が長くなると大きくなります。この動作は、XPS測定とよく一致します。 30秒間金属でスパッタリングされたサンプルは、すでに表面の大部分が金属で覆われており、さらにスパッタリングすると、クラスターのほとんどが垂直方向に成長しました。したがって、金の濃度にそれほど大きな影響はなく、部分的に覆われていないポリマー表面が残っていました。また、プラズマ処理の長さに応じたクラスターの形状の違いは、XPSの結果とよく一致していました。プラズマで短時間（60秒間）だけ処理されたサンプルの不規則な大きなクラスターは、PEEK表面の比較的大きな部分を覆っていました。したがって、XPSによって測定された金濃度はわずかに増加しました。異なる厚さの金属層でスパッタされた元の材料間の形態の違いは、ポリ乳酸（PLLA）[44]およびポリテトラフルオロエチレン（PTFE）[45]で得られたデータと比較できます。原始的なPTFEは非常に粗い表面を持っています。したがって、小さな金属クラスターの形成は観察されませんでしたが、表面粗さの一般的な減少が観察されました。これは、スパッタされた金属がポリマー表面の「谷」を埋めて「ピーク」に留まるのを好むという現象が原因です。一方、PLLA表面は、PEEK上の構造と同様の構造の造粒と形成の増加を示しますが、規則性は低くなります。これらのデータは、スパッタされたポリマー上での規則的な粒状構造の形成が、ポリマー表面の規則性に大きく影響されることを示唆しています。したがって、PEEK（PEEK、PLLA、およびPTFEの中で表面粗さが最小のポリマー）を使用すると、表面に最も規則的な金属クラスターを形成できます。

手付かずのPEEK、プラズマ（pl）で60および240秒間処理されたPEEK、および金（Au）が30、150、および300秒間スパッタされたPEEKのAFM画像

動電学的分析は、表面修飾の個々のステップの後のPEEK表面化学および電荷の変化を示しました。最初のステップでは、プラズマ処理によりPEEK表面に新しい極性基が生成され、ゼータ電位が上昇しました[19、25、26、27]。 2番目の変更では、サンプル表面への金クラスターの堆積も、表面の化学的性質とゼータ電位に影響を与えました（図2）。ポリマー表面に金属が存在するため、表面電荷の変化の影響が重要な役割を果たします。電子の蓄積です[27、46]。また、新鮮なサンプルと「老化した」サンプルで異なるゼータ電位を観察しました。さまざまな濃度のイオンによって与えられたPBSで測定されたゼータ電位について、より劇的な変化が検出されました。 KCl溶液中、KClの濃度は0.001 mol L ^-1 ; PBSでは、イオン濃度は3桁高くなります。 PBS中のイオン濃度が高いと、電気二重層がプレスされ、ゼータ電位が低下します（絶対値）[27、46]。したがって、イオンの濃度がはるかに高いと、負の値から正の値にさえ表面電荷が変化しました。したがって、PBS溶液で測定されたPEEKゼータ電位の変化はより劇的であり、表面の化学的性質と電荷の変化はより顕著でした。したがって、プラズマ処理とそれに続くAu堆積が、プラズマ処理の長さとAu堆積に依存する、ポリマー表面の化学的性質と電荷に劇的な変化をもたらすことは明らかです。これらの結果により、他の実行された分析が確認されました。

プラズマ処理されたPEEK（60および240秒）およびAuスパッタ（30、150、および300秒;現在の40 mA）PEEKサンプルの1 mM KCl溶液（緑色のカラム）のゼータ電位 -新鮮なサンプル。 茶色の柱 -エージングされたサンプル）およびPBS溶液（灰色のカラム ）

細胞培養中に培養培地に放出される金の濃度を決定するために、これらの条件をシミュレートするために、PBSの単純な水系を使用しました。静的インキュベーションの6時間（細胞接着時間）および72時間（細胞増殖）後にPBSに放出された金をICP-MSで測定し、結果を表3にまとめています。PBSのpHと浸透圧は細胞培養液と同じです。;そのため、ICP-MS測定に使用しました。一方では、PBSは単純化されたシステムです。一方、完全な細胞培養培地の場合のように、ICP-MS測定を妨げる可能性のある成分はありません。 PBSに放出されたAuの濃度は、AuでコーティングされたPEEKサンプルの方が300秒よりも高いことがわかりました。これは、金の層の不連続な特性が原因で、金の小さなクラスターが形成され、より速く溶解する可能性があります[47]。金は、サンプルPEEK / 60/300から、PEEK / 240/300からよりも多く放出されました。これは、その表面のアブレーションが少なく、金の固定が明らかに少ないためです。

次のステップでは、ポリマーの表面修飾が内皮細胞の接着を促進できるかどうかを調べました。 PEEK表面はプラズマ処理と金スパッタリングによって活性化されました。 PEEKの細胞適合性は、図3に示すように、細胞接着（6時間）と増殖（24時間と72時間）の結果に基づいて決定されました。各2列（PEEK /血漿（ab）とPEEK /（ab）） / Au（cde））は、1つのサンプルの2つの半分を表します。未処理のPEEKとコントロール組織培養ポリスチレン（TCPS）で増殖するL929細胞の数の違いは、測定誤差の範囲内です。サンプル表面に細胞を播種してから6時間後に細胞接着をモニターしました。処理されたサンプルの細胞数と比較した場合、元のPEEKの細胞数が増加したことは明らかです。細胞増殖の24時間後、細胞が新しい環境に適応するとき、細胞数のごくわずかな増加のみが観察されました。これは、遅滞期が原因である可能性があります[48]。播種から72時間後、他の測定サンプルと比較した場合、30秒間堆積したサンプル（60および240秒間プラズマ処理）で増殖する細胞の数が非常に少ないことは明らかです。これらの値は、金がPBSに最も多く放出されたICP-MS測定の結果と一致しています。この場合、PEEKに堆積されたAu層（30秒間）は不連続な特性を持っていました[36]。したがって、Auクラスターは細胞培養培地に放出される可能性があります。このプロセスにより、培地は培養細胞に対して毒性を示す可能性があります。金の層で成長する最大の細胞数は、金の層が連続しているサンプルPEEK / pl 60 s / 150sで観察されました（プラズマ処理されたサンプルと比較して）。次に、播種から72時間後、L929細胞の増殖に最適な環境は、プラズマで60または240秒間処理した後、金で300秒間コーティングしたサンプルでした。これらのサンプルのAu層も連続的でした[36]。 ICP-MSのデータによると、細胞培養液に放出されたAuはごくわずかでした。しかし、この放出された金は、プラズマ処理された表面での細胞増殖の増加の原因である可能性があります。

TCPS、元のPEEK、およびプラズマ処理（60および240秒）およびAuスパッタ（30、150、および300秒）領域の金界面を備えたPEEKでの培養の6、24、および72時間後のL929細胞の数

細胞の形態と細胞間の接続をさらに詳細に評価するために、テストした基板上で成長しているL929細胞の高解像度走査型電子顕微鏡を実行しました。結果を図4に示します。SEM分析のスキャンは、元のPEEKとプラズマ処理および金コーティングされたPEEK、およびコントロールとして機能するガラスカバースリップ（一般的に使用される）で72時間の細胞増殖後に実行されました。 SEM分析[49]および免疫蛍光研究[29]）。図4から、元のPEEK、プラズマで60秒間（後半は300 s Au）および240秒間（後半は150および300 s Au）処理されたPEEK、およびガラス製カバースリップ上で増殖している細胞が明らかです。 72時間の培養後も同様の形状でした。細胞はプラズマ処理された表面上に完全に広がり、この細胞層の上に、増殖細胞の新しい層の形成が明らかである。細胞は、PEEK / 60（後半は150 s Au）およびPEEK / 240/30 s Auサンプルの表面で球形でしたが、環境は細胞増殖に適していませんでした。最も丸みを帯びたセルは、PEEK / 240/300のAuで観察されました。これは、図3に示されているデータと完全に相関しています。

手付かずのPEEKで72時間培養されたL929細胞、プラズマで処理されたPEEK（60秒と240秒）、および金でコーティングされた部分が30秒と300秒でスパッタリングされたL929細胞のSEM画像（顕微鏡のガラスカバースリップがコントロールとして機能）。 スケールバー 10μmに相当

結論

細胞接着と増殖が改善された材料を作成するために、PEEK修飾の2つの異なる方法を比較しました。得られた結果は、個々の修正ステップ後の表面特性の変動する変化を確認しました。採用された両方の変更方法は、表面の化学的性質、形態、湿潤性、および電荷に変化をもたらしました。 240秒間のプラズマ治療は、60秒間の治療よりも最大2倍のPEEKの体重減少を引き起こしました。 PEEK表面の湿潤性は、プラズマ処理によって大幅に変化しませんでした。 XPS測定により、プラズマ処理時間が長くなると、PEEK表面の炭素濃度が低下し、それとは反対に酸素濃度が上昇するという一般的な事実が確認されました。堆積した金膜の厚さは、60秒間のプラズマ処理後に厚くなりました。金のスパッタリングにより、PEEKの表面湿潤性が向上しました。 XPS分析の結果は、プラズマ処理されたサンプル（60秒と240秒）の両方で同じ傾向を示し、炭素と酸素の濃度は、金の濃度が高くなるにつれて、堆積時間の増加とともに減少しました。 AFM画像は、特にプラズマで60秒間処理され、金でコーティングされたサンプルでXPS測定を確認しました。このサンプルでは、​​不規則な大きなクラスターがPEEK表面の比較的大きな部分を覆っていました。したがって、金の濃度はわずかに増加しました。また、金の層が薄く、厚いサンプルは、細胞の増殖には適していないことがわかりました。

この研究は、プラズマ処理が元の状態と比較してPEEKの細胞適合性を改善することを示しています。また、プラズマ処理は、金が細胞培養培地に放出される場合、金のスパッタリングよりも細胞増殖のためのポリマー修飾のためのより良い方法です。

略語

AFM：

原子間力顕微鏡

CO ₂ ：

二酸化炭素

DAPI：

4 '、6-ジアミニド-2-フェニルインドール二塩酸塩

DMEM：

ダルベッコの改良イーグル培地

FBS：

ウシ胎児血清

ICP-MS：

誘導結合プラズマ質量分析

KCl：

塩化カリウム

L929：

マウス胚性線維芽細胞

PBS：

リン酸緩衝生理食塩水

PEEK：

ポリエーテルエーテルケトン

PGA：

ポリグリコリド

PHB：

ポリヒドロキシ酪酸

PLA：

ポリ（l-ラクチド）

PMMA：

ポリメチルメタクリレート

PTFE：

ポリテトラフルオロエチレン

SEM：

走査型電子顕微鏡

TCPS：

組織培養ポリスチレン

UHMWPE：

超高分子量ポリエチレン

WCA：

水接触角

XPS：

X線光電子分光法