长春应化所高分子物理与化学国家重点实验室栾世方研究员、石恒冲研究员(青促会会员)团队在聚电解质抗菌复合物及医疗器械中应用研究取得新进展,为降低医疗器械在植/介入人体引起细菌感染提供新思路。 细菌感染导致4-6%植/介入器械失效或缩短寿命,涉及数千万人。目前,由于细胞毒性或产生耐药性,纳米银或抗生素杀菌剂制备的器械很难通过FDA认证。而抗粘附方式仅靠水化层来阻抗细菌,长效抗菌性不好。传统的抗菌表面构建方法有:化学接枝聚合法、单分子层自组装、多巴胺涂层及后续功能化等,上述方法因制备步骤繁琐、基底种类和形状存在依赖性、有颜色、反应时间长、需用有机溶剂等限制其在留置与介入医疗器械中大规模应用。 该团队提出通过一步和一锅静电组装分别制备了三种体系的聚阳离子-阴离子表面活性剂、聚阴离子-阳离子表面活性剂、单宁酸大分子-阳离子表面活性剂复合物,该复合物可在多种形状/材料基底形成稳定、无色透明涂层,涂层具有良好的抗菌性以及生物相容性能。同时研究了聚电解质种类-复合物形态结构-涂层性能之间关系,包括聚电解质电荷密度和分布、聚电解质链性质(刚/柔性、分子量及分布、支化结构)、表面活性剂种类及添加量与形成复合物形态结构之间关系,以及复合物形态结构与材料/器械表面性能(亲/疏水性能、抗菌性能、抗凝血性能、生物相容性)之间关系等,该研究为实现高性能的材料/器械表面设计奠定了一定的理论基础,并成功将上述功能复合物作为涂层应用制备抗菌医用导管器械(中心静脉导管、导尿管、留置针套管)。
该研究从医疗器械行业重要需要出发,以长春应化所高分子物理与化学国家重点实验室为基础研究基地,威高集团有限公司为产品转化平台,采用产-学-研相结合的方式开展基础科学研究。该研究为多功能低并发症植介入医疗器械的表面构建提供方法和理论指导,并最终降低医疗器械在植/介入人体引起细菌感染提供新思路。 相关研究成果发表在Biomater Sci, 2020, 8, 4095;J Mater Sci Technol, 2020, 59, 14;Chem Eng J, 2019, 360, 1030;Biomater Sci, 2019, 7, 5035;ACS Appl Mater Inter, 2018, 10, 39257上。该工作得到中科院青年创新促进会、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委面上项目等资助。
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