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等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)以外的第4種物質(zhì)形態(tài)。等離子體是指氣體被加熱或置于高頻高壓電場(chǎng)中,形成了高度電離的氣體云,獲取巨大能量的氣體云外層電子脫離原子核的束縛成為自由電子,原子核所帶正電荷與自由電子所帶負(fù)電荷總量相等,整體呈現(xiàn)出電中性狀態(tài),故稱之為等離子。宇宙中99.9%的物質(zhì)都處于等離子體狀態(tài),例如恒星、極光以及蠟燭的火焰等。近年來,隨著等離子體技術(shù)的不斷深入研究,等離子體已經(jīng)逐漸成為一門包羅萬象的學(xué)科。

等離子體的分類

根據(jù)等離子體產(chǎn)生的溫度,可將等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體兩種類型。高溫等離子體是指溫度達(dá)10⁸~10⁹K下完全電離產(chǎn)生的電離度接近于1的等離子體,并且重粒子和電子的溫度都很高。低溫等離子體則是在低溫下(≤10⁴K)實(shí)現(xiàn),只有部分氣體電離(電離度為10^-7~10^-4),而大多數(shù)氣體分子仍然處于未電離狀態(tài)。根據(jù)熱力學(xué)狀態(tài)不同,低溫等離子體又可分為熱平衡等離子體(也稱熱等離子體)和非熱平衡等離子體(也稱冷等離子體),在非熱平衡等離子體中,因?yàn)橹仉x子的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電子的溫度,因此其溫度相對(duì)較低,故這樣的等離子體十分適合應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

低溫等離子體在口腔材料表面改性中的應(yīng)用

通過改善材料本身機(jī)械以及物理性能從而提高材料與機(jī)體生物相容性是材料改性非常重要的目的,而低溫等離子體可在不改變材料基本性能的基礎(chǔ)上,對(duì)材料的表面起到活化的作用,從而改變材料的濕潤性以及細(xì)胞生物相容性。

口腔種植材料的表面改性

種植體植入機(jī)體后未能與機(jī)體周圍骨組織形成很好的骨結(jié)合,常常是導(dǎo)致種植手術(shù)失敗的重要原因,通過改變種植體表面性能,增加種植體與周圍組織的生物相容性,降低植入后的感染從而提高種植成功率一直是廣大學(xué)者研究的方向。

利用大氣壓低溫等離子體射流對(duì)鈦片表面處理10s,發(fā)現(xiàn)等離子體處理后可增加鈦片表面的潤濕性,還可促進(jìn)牙齦成纖維細(xì)胞在鈦片表面的早期附著,從而增強(qiáng)種植體與周圍軟組織的密封效果,降低致病菌的感染,增強(qiáng)種植體與周圍組織骨結(jié)合的能力。

口腔修復(fù)材料的表面改性

口腔內(nèi)環(huán)境比較復(fù)雜,多種因素制約著口腔材料的修復(fù)效果。等離子體在不影響材料本身基本特性的情況下,在材料表面形成一個(gè)惰性的表面保護(hù)層,從而提高材料表面本身的潤濕性、分子極性、粘接性以及生物相容性。

修復(fù)材料中常用的氧化鋯與樹脂粘接強(qiáng)度的高低與其本身親水性能密切相關(guān)。使用等離子體處理氧化鋯后發(fā)現(xiàn),材料表面形態(tài)并未明顯改變,但其表面的潤濕性增加,進(jìn)而材料與樹脂之間的粘接強(qiáng)度顯著提高。

熱固化丙烯酸樹脂是制作全口義齒和可摘局部義齒基托的常用材料,而此種材料表面親水性較低,因此在臨床中常導(dǎo)致義齒的吸附效果不好。利用低溫等離子體對(duì)熱凝基托樹脂進(jìn)行處理后,發(fā)現(xiàn)等離子的活性物質(zhì)可在材料表面引入氧極性基團(tuán),使材料表面潤濕性顯著增加,增強(qiáng)了義齒基托與黏膜之間的吸附力。

牙體組織表面改性

等離子體中富含基態(tài)或者是激發(fā)態(tài)的活性粒子成分,這些活性成分可對(duì)生物材料的表面產(chǎn)生轟擊和熱蝕刻效應(yīng)。通過這些效應(yīng)可有效改變牙本質(zhì)表面的物理、化學(xué)以及生物等相關(guān)性能,從而提高牙本質(zhì)表面的濕潤性、增加牙本質(zhì)膠原纖維表面含氧官能團(tuán)的嫁接并且促進(jìn)粘接樹脂的滲透性、形成粘接耐久性能更高的混合層結(jié)構(gòu)。

用等離子體對(duì)牙本質(zhì)進(jìn)行處理,通過紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)等離子體處理前后牙本質(zhì)膠原纖維中的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,并且等離子體處理后明顯增強(qiáng)了牙本質(zhì)-復(fù)合樹脂的粘接性能。

等離子體醫(yī)學(xué)是一門結(jié)合物理、化學(xué)、生命科學(xué)以及臨床醫(yī)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的一門綜合性的交叉學(xué)科,其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有非常廣泛的應(yīng)用前景。近年來,等離子體在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。等離子體還可以對(duì)口腔中常用的材料通過接枝或引入新的化學(xué)官能團(tuán),在不破壞材料本身結(jié)構(gòu)和形態(tài)的前提下進(jìn)行表面改性,而且在使用的過程中對(duì)口腔組織沒有損傷作用。正是由于等離子體具有這些獨(dú)特的性能,使其在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的研究不斷擴(kuò)大。