新型仿生抗菌涂層的研究.pdf

1、由生物醫(yī)用材料表面粘附生長細菌引發(fā)的醫(yī)源性感染已經(jīng)成為威脅人類健康的嚴重問題。傳統(tǒng)的抗菌涂層大多依賴富集正電荷的聚合物分子、小分子抗生素和重金屬元素，存在生物相容性差、穩(wěn)定性差、易促進細菌耐藥性等缺點，因此，近幾年來構建新型抗菌涂層成為研究的重點。
　　從仿生的角度出發(fā)，自然界給了我們很多啟示。許多兩棲動物和魚類都會在皮膚表面分泌一層富含抗菌肽(AMPs)的粘液，保護它們在富含微生物的環(huán)境中仍能保持健康。這種含有AMP的粘液層可以

2、視為理想的動態(tài)抗菌涂層。另一方面，人們希望獲得不依賴殺菌劑的廣譜高效殺菌涂層，從海洋貽貝足絲蛋白中發(fā)現(xiàn)的聚多巴胺(PDA)結構為材料表界面修飾提供了極大便利，而PDA光熱性質的發(fā)現(xiàn)又為設計依靠物理作用殺菌涂層提供了新的可能性，從而可以避免傳統(tǒng)殺菌藥物的使用以及實現(xiàn)涂層廣譜殺菌功能。上述從生物中獲取的分子來源廣泛，具有天然的生物相容性，可以賦予抗菌涂層獨特的優(yōu)勢。受到以上現(xiàn)象啟發(fā)，本文設計了以下兩種基于生物分子的新型抗菌涂層:
　　

3、一、本文首先利用層層自組裝技術，選擇聚乙烯亞胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)為組裝單元，制備了海綿狀多孔膜，為負載抗菌肽構建了平臺。PEI和PAA經(jīng)過層層自組裝形成(PEI/PAA)多層膜，經(jīng)pH=2.9的水溶液處理后，內(nèi)部可以形成大量微米級孔洞。凍干處理后，保留多孔海綿狀結構的(PEI/PAA)膜借助毛細作用力可以快速可控(＜5s)吸附短桿菌肽(GA)溶液，經(jīng)飽和水蒸氣處理8h，孔洞消失，形成(PEI/PAA)-GA涂層。涂層中GA負

4、載量最高可達～0.22 mg cm-2。細菌染色等抗菌測試說明(PEI/PAA)-GA涂層不僅可以殺滅普通金黃色葡萄球菌(S.aureus)，同樣可以殺滅耐藥菌株MRSA(Methicillin Resistance Staphylococcus aureus)，殺菌率高于90％。同時，由于(PEI/PAA)-GA涂層的動態(tài)性質，在飽和水蒸氣中2h內(nèi)即可修復～50μm寬的劃痕，具備良好的自修復功能。
　　二、為了實現(xiàn)脫離抗菌劑，構

5、建廣譜殺菌涂層的目的，本文對聚多巴胺(PDA)涂層的光熱(Photothermal)抗菌能力進行了探索。首先運用多巴胺堿性條件下氧化自聚的方法在多種材料表面制備了PDA涂層。PDA涂層的厚度可以通過反應時間在0～28 nm范圍內(nèi)控制。涂層在可見光和近紅外光區(qū)域有明顯的吸收峰，并且能夠將吸收的近紅外光轉化為熱量，具備良好的光熱轉化功能，表現(xiàn)為不同材料表面PDA涂層溫度有20～50℃的升高。并且，PDA涂層的溫度和涂層厚度存在線性關系，一定

6、功率近紅外光照射下，玻璃片表面每增加1nm涂層可升高0.8℃。因此可以借助調控厚度控制涂層表面溫度。抗菌測試證明了PDA光熱作用不僅對金黃色葡萄球菌(S.aureus)，大腸桿菌(E.coli)兩種細菌，對真菌白色念珠菌(C.albicans)也具備高于90％的殺滅功能，實現(xiàn)了脫離傳統(tǒng)抗菌劑，僅依靠熱量廣譜抗菌的功能。并且PDA涂層能均勻制備于常見導管材料上，且表現(xiàn)出良好的抗菌性能（殺菌率＞95％）。說明PDA涂層在生物材料表面抗菌涂層