综述：PDMS表面润湿性改性及其应用的系统综述

这篇综述系统评述了聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面润湿性改性技术及其生物医学应用，重点探讨了等离子体处理、紫外/臭氧（UVO）处理、聚合物吸附等物理化学方法对PDMS亲水性、生物相容性及功能化的影响。通过PRISMA指南筛选83篇文献，揭示了改性PDMS在微流控（Microfluidics）、组织工程（Tissue Engineering）和临床植入物等领域的潜力，为解决疏水恢复（Hydrophobic Recovery）和长期稳定性挑战提供了创新思路。

　　

PDMS表面润湿性改性及其应用

引言

聚二甲基硅氧烷（PDMS）因其光学透明性、化学惰性和机械柔性成为生物医学领域的明星材料，但其固有疏水性（接触角约109°）限制了在微流控、组织工程等领域的应用。近年来，通过物理和化学方法调控PDMS表面润湿性成为研究热点，旨在解决流体操控、细胞粘附和抗蛋白吸附等关键问题。

表面改性方法

物理改性技术

• 等离子体处理：氧等离子体通过断裂Si–CH₃键生成硅醇（Si–OH）基团，使接触角从120°降至13°，但存在疏水恢复问题。氦/丙烯酸等离子体则能实现微流控通道的选择性亲水化。
• 紫外/臭氧处理：UVO处理形成类二氧化硅层，接触角可降至20°以下，但过度处理会导致表面硬化。

化学改性策略

• 聚合物吸附：聚乙二醇（PEG）和两性离子聚合物（如磺基甜菜碱）通过氢键或共价键修饰表面，维持亲水性长达30天，并显著降低蛋白吸附。
• 表面活性剂：Pluronic F127和PEG-PDMS-PEG嵌段共聚物通过溶胀渗透法实现接触角22°–43°，适用于微流控泵等设备。

生物医学应用

微流控领域

• 便携式诊断：等离子体处理的PDMS芯片可实现毛细驱动血流分离，如结合Pluronic F127的横向流动装置（LFD）能高效检测免疫球蛋白G（IgG）。
• 细胞分离：聚丙烯酸（PAA）涂层微流控芯片通过电渗流（EOF）稳定分离DNA和蛋白质，接触角优化至76°。

组织工程与器官芯片

• 细胞培养：胶原涂层或聚多巴胺（PDA）修饰的PDMS表面（接触角30°–60°）促进干细胞粘附和增殖，用于心肌组织构建。
• 3D模型：牛血清白蛋白（BSA）修饰的PDMS芯片抑制细胞附着，促进均匀肿瘤球体形成。

临床植入物与抗菌

• 眼科应用：磺基甜菜碱硅烷（SBSi）修饰的隐形眼镜接触角<20°，抗蛋白沉积效果持续30天。
• 抗菌策略：壳聚糖-玫瑰红（CH.RB）涂层使PDMS接触角降至58°，对大肠杆菌（E. coli）抑菌率达90%。

挑战与展望

尽管改性PDMS在生物医学领域展现出巨大潜力，疏水恢复和长期稳定性仍是主要瓶颈。未来研究需探索复合改性策略（如等离子体-聚合物协同处理），并推动其在器官芯片（Organ-on-Chip）和即时诊断（PoC）中的规模化应用。