การสร้างซิลิกอนออกไซด์ฟิล์มสำหรับวัสดุชีวภาพโดยกระบวนการ PECVD

23 ธันวาคม 2556

 

        เราให้ความสนใจในการปรับปรุงวัสดุประเภทพอลิเมอร์เพื่อการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ เช่น การปรับปรุง พอลีเมทธิลเมตาคริเลต (Polymethylmethacrylate : PMMA) หรือ อะคริลิค (Acrylics) ด้วยเจ็ทพลาสมา สำหรับรากฟันเทียม การปรับปรุงพื้นผิวพอลิสไตรีน (Polystyrene: PS) ด้วยพลาสมาเพื่อการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ หรือการใช้พลาสมาแอมโมเนียปรับปรุงพื้นผิวของ พอลีแลคติคแอซิด( poly(lactic acid) : PLA) เพื่อเพิ่มการยึดเกาะของเซลล์

         ในการศึกษาการเคลือบฟิล์มซิลิกอนออกไซด์บนฟิล์มพอลีแลคติคแอซิดด้วยเทคนิค PECVD และใช้พลาสมาออกซิเจนอาบผิวอีกครั้งนั้น ทำให้ผิวฟิล์มมีค่าความขรุขระมากขึ้น พบว่าการใช้พลาสมาออกซิเจนเพื่อเพิ่มความชอบน้ำให้กับฟิล์มซิลิกอนออกไซด์นั้นไม่มีผลต่อค่าความหนาของฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ แต่มีผลต่อค่าความขรุขระของพื้นผิวฟิล์ม และการเพิ่มขึ้นของหมู่ไฮดรอกซิลนั้นมีผลต่อความชอบน้ำของฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ ซึ่งเกิดจากการกระจายของหมู่พันธะที่มีขั้วของไฮโดรเจนที่เข้ามา โปรตีนโบวีนซีรั่มอัลบูมินเกาะอยู่ที่ผิวฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ที่ผ่านการอาบพลาสมาออกซิเจนมากกว่าฟิล์มซิลิกอนออกไซด์เนื่องจากพลังงานของช่องว่างต่ำกว่า จากการทดลองนี้สามารถนำร่องเพื่อนำไปออกแบบสำหรับการสร้างพื้นผิวที่เหมาะสมต่อการเกาะของโปรตีนและเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อต่อไป[1]

 

รูปที่ 1 ค่าความหนาแน่นของโปรตีนที่เกาะบนพื้นผิวของฟิล์มซิลิกอนออกไซด์และฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ที่ผ่านการอาบพลาสมาออกซิเจน ด้วยการตรวจสอบพันธะไนโตรเจนด้วยเทคนิคสเปคโตรสโคปีของอนุภาคอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยด้วยรังสีเอกซ์หรือเทคนิค XPS (ก) ตัวอย่างผลการวิเคราะห์พันธะไนโตรเจนเพื่อหาปริมาณโปรตีนที่เกาะบนพื้นผิวของฟิล์ม (ข) ปริมาณพันธะไนโตรเจนที่เกาะบนพื้นผิวของฟิล์มซิลิกอนออกไซด์และฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ที่ผ่านการอาบพลาสมาออกซิเจน

 

         จากรูปที่ 1แสดงการวิเคราะห์หาปริมาณโปรตีนโบวีนซีรั่มอัลบูมิน (Bovine Serum Albumin, BSA) ที่เกาะบนพื้นผิวของฟิล์มซิลิกอนออกไซด์และฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ที่ผ่านการอาบพลาสมาออกซิเจน ด้วยการตรวจสอบพันธะไนโตรเจนด้วยเทคนิคสเปคโตรสโคปีของอนุภาคอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยด้วยรังสีเอกซ์ พบว่าฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ที่ผ่านการอาบพลาสมาออกซิเจนมีปริมาณพันธะไนโตรเจนมากกว่า ซึ่งตีความได้ว่ามีปริมาณโปรตีนโบวีนซีรั่มอัลบูมิน เกาะอยู่ที่ผิวฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ที่ผ่านการอาบพลาสมาออกซิเจนมากกว่าฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ เนื่องจาก พลังงานของช่องว่าง (energy band gap) ซึ่งจากการศึกษาของ Gandhiraman พบว่าค่าความขรุขระ ค่าความชอบน้ำ และ พลังงานของช่องว่างของพื้นผิว มีผลต่อการเกาะของโปรตีนไฟบริโนเจน บนฟิล์มซิลิกอนออกไซด์ โดยจะพบว่าโปรตีนชอบเกาะบนพื้นผิวที่มีค่าพลังงานของช่องว่างต่ำที่สุด [2]

 

เอกสารอ้างอิง
[1] Sarapirom S, Lee J S , Jin S B , Song D H , Yu L D, Han J G and Chaiwong C , J Phys : Conference Series. 423, 2013, 012042
[2] Gandhiraman R P PECVD silicon and titanium based coatings to enhance the biocompatibility of blood contacting biomedical devices Dublin City University (Dublin City), 2007, 110

 

รายงานโดย
รองศาสตราจารย์ ดร.ธีรวรรณ บุญญวรรณ
ห้องปฏิบัติการวิจัยพลาสมาไบโอและพลังงานสะอาด
ศูนย์วิจัยทางฟิสิกส์ของพลาสมาและลำอนุภาค
ภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์
คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
โทรศัพท์ : 053-943379 Email : dherawan@chiangmai.ac.th