阿拉巴马大学伯明翰分校的一个跨学科研究小组开发了一种新的等离子工艺，可以限制毒素从植入物扩散到患者的血液中。该团队由 UAB 工程学院机械与材料工程系副教授 Vinoy Thomas 博士领导，最近在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上发表了研究成果。

在文章中，作者解释说，开发纳米粒子改性的生物医学植入材料的主要挑战是将金属纳米粒子稳定地附着在不同的表面——尤其是聚合物表面。

托马斯说，多年来，科学家们已经使用化学和生物（植物提取物）还原剂在水溶液中合成了金属纳米颗粒。在涉及疏水性聚合物生物材料的情况下，附着金属纳米粒子的挑战尤其困难，大多数聚合物生物材料都属于这种情况。

为了应对这一挑战，Thomas 和他的团队开发了一种称为等离子化学还原的等离子工艺。PER 工艺允许研究人员在不同的 2D 和 3D 聚合物材料表面上沉积金和银纳米结构，例如纤维素纸、聚丙烯基面罩和 3D 打印聚合物支架。

以绿色和可扩展的方式设计金属纳米粒子改性的聚合物表面

托马斯说，众所周知，金属纳米结构从植入材料中快速和过早地释放到血液中会带来毒性问题。这个问题只能通过确保金属纳米结构稳定锚定在植入物表面来解决。这激发了我们通过对金属前体的浓度进行系统和深入的研究，然后在体外细胞培养前进行超声清洗来优化我们的 PER 工艺。

在 Thomas 的研究中，他的团队能够成功地将银纳米粒子固定在 3D 打印聚合物的表面上，而不会快速释放到周围环境中。该团队的增材制造专业知识还使他们能够设计更小的 3D 支架晶片，这些晶片将适合 96 孔板的孔。

Thomas 说，我们预计这种一致的较小 3D 支架设计的设计将确保对 3D 支架进行大规模和更可靠的体外测试。这种在具有细胞相容性和潜在抗菌特性的 3D 支架上制造均匀金属纳米结构的系统优化将具有高度相关性，并可能对生物相容性支架的未来发展产生影响，特别是对于骨髓炎疾病。

该团队花了两年时间开发 PER 工艺，但该工艺只是 Thomas 正在研究的有关等离子体的几个方面之一。

等离子体，物质的第四种状态，是一种部分电离的气体，代表了在液相中合成金属纳米粒子的一种更环保的方法。它在材料加工和净化表面以防止 COVID-19 和其他传染病的传播方面具有巨大的能力。