离子液体基抗菌涂层的设计合成与性能研究

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医疗植入物表面细菌定植不仅严重损害植入物的功能,使患者面临全身感染的风险,且一旦形成成熟生物膜,常规的全身抗生素药物治疗基本无效,导致医疗费用大幅增加,发病率和死亡率显著升高。因此,如何防止细菌在植入物表面粘附定植,并高效地杀死表面及周围细菌是目前医疗植入物面临的重要挑战之一。细菌、真菌等引起的慢性感染是最常见的感染之一,目前主要是通过全身抗生素治疗或在慢性伤口涂抹外用药膏来治疗。全身抗生素治疗存在无针对性且高剂量的抗生素治疗易导致细菌耐药性问题,而局部药物涂抹因药物渗透性差,不能起到有效的治疗作用。因此,发展具有针对性的局部治疗策略迫在眉睫。微型针尖构成的微针贴片可以穿刺皮肤屏障,增强药物渗透性,对于抑制和治疗慢性伤口感染具有得天独厚的优势。本论文以抗菌材料的分子设计为中心,设计和制备不同形式、不同应用场景的抗菌材料,具体研究内容如下:1)针对医疗器械相关感染问题,构建新型抗菌防污涂层,开展一氧化氮(NO)释放型离子液体基抗菌、抗污涂层的构建及性能研究。通过化学接枝的方法将季铵盐离子液体(IL8)和2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(DEGMA)共价接枝到医用级PDMS表面,进一步通过阴离子交换将离子液体的Br-交换成脯氨酸阴离子(Pro-)用于吸附NO气体,构筑离子液体基抗菌、抗污涂层(PDIL-Pro-NO)。PDIL-Pro-NO的抗菌、抗污性研究结果表明:PDIL-Pro-NO对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有稳定的长效(>7天)抗菌性(>98%)。同时,PDIL-Pro-NO具有良好的抗蛋白粘附,抗细菌粘附性和生物相容性。动物皮下埋植实验表明PDIL-Pro-NO在体内表现出良好的抗菌性和抗炎性。2)针对皮肤伤口感染问题,构建新型抗菌微针,以聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为微针载体,负载具有光热效应的金属有机框架(Zr-Fc MOF),制备具有光热性能的微针贴片(Zr-Fc MOF@MN)。对所合成的Zr-Fc MOF及Zr-Fc MOF@MN进行光热和抗菌性能表征。研究了MOF材料在不同浓度下和不同激光密度照射时,温度随时间的变化。实验结果表明:Zr-Fc MOF具有良好的光热性能,Zr-Fc MOF(0.4 mg/m L)在2.6 W/cm~2激光照射10min后温度可上升至57.4℃。所制备的Zr-Fc MOF@MN在近红外光照射10 min,表现出较好的抗菌性能。
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