Zrozumienie pomiarów zwilżalności w zastosowaniach biomedycznych

 

Zwilżalność jest krytyczną właściwością materiałów, zwłaszcza w dziedzinie biomedycyny, gdzie znacząco wpływa na interakcję między materiałami a bytami biologicznymi, takimi jak białka, komórki i bakterie. Ten wpis na blogu podkreśla znaczenie pomiarów zwilżalności w zastosowaniach biomedycznych, badając różne metody i ich implikacje.

 

Wprowadzenie do zwilżalności

Zwilżalność odnosi się do tego, jak ciecz oddziałuje z powierzchnią ciała stałego, co można określić ilościowo, mierząc kąt zwilżania utworzony na granicy faz. Ta właściwość jest kluczowa w zastosowaniach biomedycznych, ponieważ wpływa na adsorpcję białek, adhezję komórek, krzepnięcie krwi i kolonizację bakteryjną.

 

Znaczenie zwilżalności w zastosowaniach biomedycznych

W dziedzinie biomedycyny właściwości powierzchniowe materiałów są często modyfikowane w celu zwiększenia biokompatybilności. Można to osiągnąć, zmieniając materiał masowy lub nakładając powłokę. Na przykład powłoki hydrofilowe są stosowane w celu poprawy interakcji urządzeń medycznych z tkankami biologicznymi. Pomiary zwilżalności pomagają w ocenie tych modyfikacji, aby upewnić się, że spełniają one pożądane standardy biokompatybilności.

 

Metody pomiaru zwilżalności

Metoda kropli spoczywającej:

Jest to najpowszechniejsza technika, w której kroplę cieczy umieszcza się na powierzchni materiału, a kąt zwilżania mierzy się za pomocą tensjometru optycznego. Ta metoda jest prosta i niedroga, dzięki czemu idealnie nadaje się do wstępnych ocen.

Metoda pęcherzyka uwięzionego:

Stosowana głównie w przypadku powierzchni wysoce hydrofilowych, ta metoda polega na umieszczeniu pęcherzyka powietrza na odwróconej próbce zanurzonej w wodzie. Pomaga to zapobiec odwodnieniu próbki i zapewnia dokładne pomiary materiałów, takich jak soczewki kontaktowe i hydrożele.

Metoda kropli pikolitrowej:

 W przypadku bardzo małych powierzchni stosuje się krople wielkości pikolitrowej. Ta metoda jest szczególnie przydatna do pomiaru zwilżalności cewników i innych małych urządzeń biomedycznych.

Metoda płytki Wilhelmy'ego:

Ta technika polega na zanurzeniu próbki w cieczy i zmierzeniu siły wywieranej na próbkę. Jest przydatna do badania cienkich włókien i zjawisk adsorpcji.

Dynamiczne kąty zwilżania i histereza

Statyczne pomiary kąta zwilżania zapewniają migawkę zwilżalności, ale pomiary dynamiczne oferują bardziej szczegółowe informacje. Dynamiczne kąty zwilżania, w tym kąty postępu i cofania, pomagają zrozumieć zachowanie cieczy na powierzchniach w różnych warunkach. Jest to szczególnie ważne w przypadku opracowywania zaawansowanych materiałów, takich jak superhydrofobowe powierzchnie stosowane w odpychających krew urządzeniach medycznych.

 

Swobodna energia powierzchni

Swobodna energia powierzchni (SFE) to kolejny krytyczny parametr uzyskany z pomiarów kąta zwilżania. Zapewnia on kompleksowe zrozumienie chemii powierzchni i jej interakcji z jednostkami biologicznymi. Wyższa SFE ogólnie koreluje z lepszą przyczepnością komórek, co jest kluczowe w przypadku implantów i innych urządzeń biomedycznych.

 

Wniosek

Pomiary zwilżalności są niezbędne w rozwoju i ocenie materiałów biomedycznych. Dzięki zrozumieniu i kontrolowaniu zwilżalności naukowcy mogą projektować materiały, które optymalnie oddziałują z systemami biologicznymi, zwiększając wydajność i bezpieczeństwo urządzeń medycznych.

 

Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat technik pomiaru zwilżalności i ich zastosowań w badaniach biomedycznych, pobierz dokument.

na podstawie tekstu Susanny Laurén