【摘 要】
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医用高频电刀是微创手术中常用的手术器械之一,具有手术创口小、止血效果好、术后愈合恢复快等优势。然而手术过程中,高频电刀表面的血液在电-热场综合激励作用下极易发生形态和性质变化而产生结痂粘附,严重影响手术质量。自然界中,羊蹄甲叶具有良好的疏水自清洁效果。为寻求高频电刀防粘脱附设计制造方法,本文在其常用基材-316L不锈钢表面引入仿羊蹄甲叶微结构,分别观察了电场、热场和电-热场等能场激励下不同尺度仿羊
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（中国和芬兰政府间科技合作项目）《面向医用高频电刀的微纳结构/ALD涂层复合脱附功能表面的设计》（2019YFE0126300）； 广东省自然科学基金-面上项目《多场作用下仿生微纳结构—生物组织之间的界面行为研究》（2019A1515011530）；
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医用高频电刀是微创手术中常用的手术器械之一,具有手术创口小、止血效果好、术后愈合恢复快等优势。然而手术过程中,高频电刀表面的血液在电-热场综合激励作用下极易发生形态和性质变化而产生结痂粘附,严重影响手术质量。自然界中,羊蹄甲叶具有良好的疏水自清洁效果。为寻求高频电刀防粘脱附设计制造方法,本文在其常用基材-316L不锈钢表面引入仿羊蹄甲叶微结构,分别观察了电场、热场和电-热场等能场激励下不同尺度仿羊蹄甲叶结构与小牛血浆之间相互作用行为。相关研究成果,将为防粘脱附新型医用高频电刀的设计提供理论与技术支撑。首先,优化了不锈钢表面仿羊蹄甲叶结构的纳秒脉冲激光加工工艺参数。采用L16（4~5）型正交试验来分析五种因素对仿生微结构表面与小牛血浆的润湿性能影响。根据正交实验分析结果制造了最优微结构表面,发现其表现出优异的抗小牛血浆粘附性能,其与小牛血浆的表观接触角为166.9±1.3°,滚动角为10.5±1.1°。其次,观察了电场激励下仿羊蹄甲叶结构与小牛血浆的界面行为变化。血浆蛋白在电泳力作用下富集于仿羊蹄甲叶结构表面形成沉积层。对比不同尺度仿羊蹄甲叶结构表面血浆蛋白粘附情况,发现最优微结构表面的微纳米二级复合结构能降低血浆蛋白沉积层与表面的接触面积,使其具备优异的抗血浆蛋白粘附性能。再次,分析了热场激励下仿羊蹄甲叶结构与小牛血浆的界面行为变化。血浆蛋白受热聚沉于仿羊蹄甲叶结构表面后固化结痂。最优微结构表面与固化结痂物的粘附接触面积少,且粘附力小。最优微结构表面与固化结痂物之间的空气受热膨胀产生的向上推动力克服较小的粘附力使固化结痂物质脱离。最后,探究了电-热场综合激励下仿羊蹄甲叶结构与小牛血浆的界面行为变化。血浆蛋白在电泳和热聚沉效应协同作用下沉积于仿羊蹄甲叶结构表面并受热形成固态结痂。最优微结构表面无血浆蛋白固化结痂物粘附残余,且实验前后与小牛血浆的表观接触角值相近,表现出优异的抗小牛血浆粘附性和重复使用性。
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