自适应抗菌医用导管表面修饰
医用导管是应用最广泛的医疗器械之一。然而，由其引发的相关性感染频发，增加治疗过程的难度和病人的负担。现有的医用导管材料绝大多数为高分子聚合物，其表面疏水，因而容易被污染。由于这类材料本身不具备抗污或抗菌功能，一旦被细菌感染需立即更换。因此，需要对医用导管进行抗菌/抗污功能化修饰。为了保持导管材料原有的优良机械性能不被破坏,本论文选择表面涂层修饰这一策略对导管进行抗菌功能化，从而改善其与人体组织相接触的界面性能，赋予其抗粘附及抗菌的性能。 本文中的第一部分在医用导管表面设计了一种具有细菌响应“抗污-杀菌”转换性能的层级结构聚合物刷。季铵化聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(QDMAEMA)作为抗菌剂单体，通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在聚氨酯(PU)表面形成具有杀菌作用的聚合物刷;选择超亲水聚合物——聚乙二醇(PEG)作为抗粘附层，并将其通过具有酸响应的席夫碱键与杀菌聚合物刷连接起来。这种层级结构聚合物刷在正常或轻微细菌感染的环境中能够依靠PEG形成的水化层有效防止蛋白质和细菌的粘附;一旦细菌感染严重，细菌代谢的微酸环境会立即触发席夫碱结构断裂，释放PEG，暴露底层杀菌聚合物刷，使表面由抗粘附切换为杀菌模式，展现出高杀菌效率。此自适应抗菌功能在体外的循环流动环境与小鼠体内均得到了验证。 本论文的第二部分开发了一种可简易操作的抗菌涂层构建方式。首先采用溶液聚合的方法，预先通过ATRP的大分子引发剂PEG-Br引发抗菌组分QDC6与疏水组分甲基丙烯酸月桂酯(LMA)共聚，制得嵌段聚合物PEG-b-(PQDC6-co-PLMA)。将聚合物通过十二烷基与聚合物基体之间的疏水作用力进行非共价键结合，能够方便的实现表面修饰过程。目前的研究结果表明，此嵌段聚合物涂层可以显著降低聚合物基体表面的水接触角，改善表面亲水性，从而有效地减少表面的细菌附着量，并且具有较高的杀菌效率，且无致溶血性。 通过本论文的研究，基于“grafting from”和“grafting onto”的策略，在疏水性医用导管基体材料表面成功构建了具有抗污、杀菌性能的多功能聚合物涂层。本论文的研究为抗菌功能化医用导管的研发提供了新的思路与方法。
医用导管;表面修饰;界面性能;自适应抗菌性
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
段顺;徐福建
2020
中文
R318.08
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）