深紫外处理引发氧化导致的软硅胶表面硬化的纳米压痕表征

硅橡胶是一类具有广泛用途的弹性体，包括生物医学应用，例如用作生物医学器械的涂层和植入物。机械性质与生物组织相近的软质硅橡胶，尤其已被广泛用作细胞培养基底，以开展机械生物学研究。在这一背景下，若能通过相对简单的物理处理来改变其表面力学性质，将是十分理想的。尽管深紫外（deep UV）或紫外C（UV-C）处理此前已被用作较硬硅橡胶配方的表面处理方法，但这种处理对与机械生物学应用相关的软质硅橡胶的影响仍缺乏表征。我们首先采用纳米压痕法测定了两种软质硅橡胶——Qgel 和 GEL-8100/Syl（GEL-8100 与 Sylgard-184 交联剂的组合）的杨氏模量，两者的初始模量均处于千帕范围。我们表明，在含有 1% 十二烷基硫酸钠的条件下进行纳米压痕，可避免纳米压痕玻璃探针与软质硅橡胶之间发生黏附。在空气存在条件下经深紫外照射后，纳米压痕结果显示，软质硅橡胶 Qgel 和 GEL-8100/Syl 的表观杨氏模量分别提高了 70% 和 33%。软质硅橡胶的整体流变性质未受影响，这表明该现象对应于一种表面硬化效应，其局部硬化程度至少达到数百千帕。能量色散 X 射线能谱结果显示氧的摩尔分数增加，这与表面氧化相一致。衰减全反射傅里叶变换红外光谱显示，GEL-8100/Syl 中有 Si-OH 基团形成的证据，而 Qgel 中则有硅亚氧化物形成的证据。与此一致，水接触角测量表明，经过深紫外处理后，其亲水性增强。我们的结果对于在机械生物学研究中将软质硅橡胶用作基底，以及在利用深紫外光对软质硅橡胶进行表面处理的工艺中，均具有重要意义。

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