Il processo di funzionalizzazione plasma assistita favorisce effetti sorprendenti in campo biologico. In questo studio è stata valutata la deposizione di gruppi amminici (precursore 3-amminopropiltrietossisilano APTES) e carbossilici (precursore metacrilato di metile MMA) su substrato di titanio mediante tecnologia a plasma freddo a pressione atmosferica.
La funzionalizzazione chimica superficiale mediante Plasma Jet avviene grazie al flussaggio di un gas carrier all’interno di un gorgogliatore: quest’ultimo contiene basse quantità di un precursore liquido volatile (monomero con pressione di vapore medio alta). I vapori del precursore chimico vengono trasportati dal gas carrier all’interno del plasma: qui avvengono reazioni di polimerizzazione radicalica (polimerizzazione al plasma) che favoriscono la formazione di un rivestimento funzionale sulle superfici.
La particolare configurazione a Dielectric Barrier Discharge (DBD plasma) del Nadir Plasma Jet permette non solo di depositare funzionalità chimiche sulla superficie di un materiale avvalendosi di un sistema di generazione del plasma e di un sistema di deposizione integrati in un unico dispositivo, ma anche di un sostegno in radiofrequenza che permette di preservare i gruppi chimici funzionali del precursore veicolato in plasma. In tal modo si ottengono facilmente nano-coating, o nanorivestimenti, chimicamente attivi, stabili in grado di resistere sia a processi di sterilizzazione UV che ad ambienti acquosi.
La peculiarità del Plasma Jet di depositare nano-coating funzionalizzati ha permesso di effettuare studi in vitro di osteoblasti ( cellule murine MC3T3-E1), dimostrando che la funzionalizzazione mediante Plasma Jet di gruppi amminici –NH2 (da polimerizzazione al plasma di APTES) favorisce la differenziazione osteogenica, mentre la deposizione di coating funzionalizzati con gruppi carbossilici/esterei –COOH/R (da polimerizzazione al plasma di MMA) incentiva l’adesione di osteoblasti sulla superficie d’interesse. Inoltre, i gruppi amminici depositati sulla superficie aiutano gli osteoblasti al rilascio di osteocalcina, stabilendo in tal modo un’interessante correlazione tra la morfologia cellulare precoce e gli stadi successivi di differenziazione.
*F. Mussano et al. “In vitro characterization of two different atmospheric plasma jet chemical functionalizations of titanium surfaces” Applied Surface Science 409 (2017) 314-324
