In this research work we demonstrated that a helium/oxygen Dielectric Barrier Discharge conferred hydrophilic functional groups onto the surface, which lead to enhanced bioactivity of UHMWPE without affecting the biocompatibility of the polymer. The latter was checked by increased adhesion of fibroblast cells to the polymer. The effects of the He/2% O 2 DBD plasma was compared for the first time to a rotating blown arc atmospheric pressure plasma jet (r-APPJ) in air. The results show a better functionalization as well as stability of the surface properties of the films treated with the DBD. The surface modified UHMWPE once immersed in a Simulated Body Fluid induced the formation of nucleus of hydroxyapatite (calcium phosphate) leading to the growth of a thick apatite coating which was followed up to 14 days, which can be expected to be highly bioactive. Surface characterization techniques also showed different chemical moieties in the case of the two different atmospheric discharges. DBD discharge in He/2% O 2 , leading to more stable polar functions grafted to a crosslinked polymer surface, proved to be more bioactive than UHMWPE treated by a r-APPJ in air. The latter treatment lead to grafting of less oxygen containing groups to the surface as well as to LMWOM created on r-APPJ treated UHMWPE which are unstable in aqueous media used both in SBF and fibroblasts in DMEM. Graphic Abstract

中文翻译：

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通过两种不同的大气等离子体处理提高 UHMWPE 的生物活性

在这项研究工作中，我们证明了氦/氧介电阻挡放电将亲水性官能团赋予表面，从而在不影响聚合物的生物相容性的情况下增强 UHMWPE 的生物活性。后者通过成纤维细胞对聚合物的粘附增加来检查。He/2% O 2 DBD 等离子体的效果首次与空气中的旋转吹弧常压等离子体射流 (r-APPJ) 进行了比较。结果表明，用 DBD 处理的薄膜具有更好的功能化和表面性质的稳定性。一旦浸入模拟体液中，表面改性的 UHMWPE 会诱导形成羟基磷灰石（磷酸钙）核，导致厚磷灰石涂层的生长，随后长达 14 天，可以预期它具有高度的生物活性。在两种不同的大气放电情况下，表面表征技术也显示出不同的化学部分。DBD 在 He/2% O 2 中放电，导致接枝到交联聚合物表面的更稳定的极性官能团，被证明比在空气中用 r-APPJ 处理的 UHMWPE 更具生物活性。后一种处理导致较少的含氧基团接枝到表面以及在 r-APPJ 处理的 UHMWPE 上产生的 LMWOM，其在 SBF 和 DMEM 中的成纤维细胞中使用的水性介质中都不稳定。图形摘要 被证明比在空气中经 r-APPJ 处理的 UHMWPE 更具生物活性。后一种处理导致较少的含氧基团接枝到表面以及在 r-APPJ 处理的 UHMWPE 上产生的 LMWOM，其在 SBF 和 DMEM 中的成纤维细胞中使用的水性介质中都不稳定。图形摘要 被证明比在空气中经 r-APPJ 处理的 UHMWPE 更具生物活性。后一种处理导致较少的含氧基团接枝到表面以及在 r-APPJ 处理的 UHMWPE 上产生的 LMWOM，其在 SBF 和 DMEM 中的成纤维细胞中使用的水性介质中都不稳定。图形摘要