《基於光固定技術的新型仿生抗菌塗層的構建及性能研究》是依託西北大學，由史素青擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於光固定技術的新型仿生抗菌塗層的構建及性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：史素青
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
擬以分別含仿細胞外層膜結構成分磷醯膽鹼(PC)基團、人體產生的抗菌肽結構類似物膽酸基抗菌劑和芳香疊氮光活性基團為側基的甲基丙烯酸酯為單體進行自由基共聚，製備3～5種不溶於水的兩親性三元隨機共聚物。將該共聚物的溶液塗敷於材料表面，並根據聚合物中各功能基團的親/疏水性，在含水環境中調控各基團取向，獲得PC基團和抗菌基團充分覆蓋表面的塗層；對此塗層進行紫外光輻照，使塗層與基材表面進行共價鍵合，形成穩定的仿細胞外層膜結構表面。該表面具有良好抗細菌粘附能力，並能有效抑制已經粘附的細菌的生長和繁殖，具有優異且穩定的抗感染功能和生物相容性。該研究將仿細胞外層膜結構和仿人體產生的抗菌肽兩項仿生技術與光固定技術有機結合，建立了一種構建新型仿生抗菌塗層的方法，可望獲得抗菌效果優異、製備工藝簡單、用途廣泛的抗菌塗層。該項目的實施對發展生物相容性理論，調控材料與生物分子及細胞之間的相互作用具有重要意義。
結題摘要
醫用植入材料表面產生生物污染是誘發臨床感染的初始動因。本項目通過自由基聚合反應合成了3個系列9種側基含仿細胞外層膜成分磷醯膽鹼（PC）、膽固醇（Chol）、羧酸甜菜鹼酯（CB-1C2）季銨陽離子及芳香疊氮（AZ）光活性基團的兩親性無規共聚物，即poly(MPC-co-CholMA) (PMC), poly(MPC-co-AZMA) (PMA), poly(MPC-co-CholMA-co-AZMA) (PMCA)和poly(MPC-co-CholMA-co-CBMA-1-C2-co-AZMA) (PMCCA)。 將共聚物的乙醇/氯仿溶液塗覆於疏水基材表面，含水環境中調控各功能基團的取向，使親水性PC和CB-1C2基團在塗層表面富集，疏水性Chol和AZ基團沿基材表面遷移取向，獲得親水性PC和CB-1C2基團高度覆蓋表面的聚合物塗層。對含光活性基團的聚合物塗層進行UV輻照，瞬間形成高度交聯的親水塗層表面。結果發現在聚合物結構中同時引入Chol和AZ基團，可顯著增強疏水基材表面塗層的均一性和穩定性，當PMCA和PMCCA塗層厚度為200nm、UV輻照時間為4分鐘時，所得光交聯仿生塗層表面穩定性優異。與PMC聚合物塗層相比，光交聯聚合物塗層具有更為優異的抗蛋白質吸附性能和血小板黏附性能；特別是當PMCCA中PC摩爾含量≧CB-1C2時， PMCCA塗層表面蛋白質吸附量可降低90%，且幾乎不發生血小板黏附，這說明通過聚合物結構設計，改變兩性離子和抗菌基團的比例可獲得同時具有抗菌和抗污性能的功能性塗層。為了驗證該結論，本項目還利用光接枝法構築季銨陽離子聚合物刷（PCBMA-1C2）表面，其中CB-1C2中末端酯鍵可水解形成羧酸甜菜鹼（CB）兩性離子結構，通過調控鹼液濃度獲得了一系列水解率不同的PCBMA-1C2表面，當水解率＞50%時，表面CB摩爾含量大於季銨陽離子，表面顯示優異的抗生物污染性能。與光接枝技術相比，本項目將仿細胞外層膜結構和膽固醇對磷脂雙分子層的穩定作用與光固定技術有機結合，建立了一種構建新型仿生抗生物污染塗層的方法，可望獲得塗層穩定性好、抗污性能優異、製備工藝簡單、用途廣泛的功能性塗層表面，為後續深入研究塗層穩定性、抗生物污染及抗菌性能之間的關係奠定了基礎；該項目的實施對發展生物相容性理論，調控材料與生物分子之間的相互作用具有重要意義。
