论文部分内容阅读
细菌等微生物在自然界中主要以膜状或浮游状形式存在。为减轻致病微生物对人类健康生活的影响,可以通过在材料表面构筑两性离子涂层来有效抑制细菌粘附在材料表面形成生物膜。磁性杀菌材料在有效杀灭浮游细菌的同时,还能够经磁分离、收集后重复利用,以防止抗菌剂的外释而影响外部环境。本文设计合成了基于支化聚乙烯亚胺（bPEI）的两性离子型接枝共聚物和季铵盐型阳离子聚合物等两类抗菌高分子,通过多巴胺辅助沉积法将其分别固定在材料表面,制备了两性离子型抑菌涂层和包覆磁性材料的磁性杀菌涂层。本论文的主要工作包括以下两个部分:一、以bPEI为骨架,通过接枝聚合反应合成了聚磺基甜菜碱类两性离子接枝共聚物（bPEI-PSBMA）,同时通过调节反应物的比例得到了接枝率分别为29%、43%和62%的接枝共聚物bPEI-PSBMA29%、bPEI-PSBMA43%、bPEI-PSBMA62%。经多巴胺辅助沉积至基材表面后形成两性离子复合涂层。利用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR、SEM、AFM、XPS及接触角测试等表征手段确认了产物结构、接枝率以及涂层的理化性质,研究了不同接枝率的bPEI-PSBMA对形成涂层的表面化学性质的影响。最后对两性离子涂层修饰的样品进行了抗细菌（E.coli）粘附测试以及抗蛋白（BSA）粘附测试,经超声振荡后,采用孵育计数以及SEM成像等方法评估了其表面的细菌粘附情况,并由荧光成像评估了材料的抗蛋白粘附情况。结果表明,利用多巴胺辅助沉积法能够简便、迅速地将接枝共聚物bPEI-PSBMA固定在基材表面形成牢固的两性离子涂层。改变bPEI-PSBMA中聚磺基甜菜碱的接枝率,可以调节涂层表面两性离子单元的密度。实验证明,bPEI-PSBMA中聚磺基甜菜碱的接枝率越高,形成涂层表面的两性离子单元密度越高,此类涂层抵御E.coli及BSA在其表面粘附的能力也就越好。二、通过bPEI分别与氯化苄和氯己烷进行季铵化反应后得到QbPEI-BC与QbPEI-C6两种季铵盐型阳离子聚合物,经多巴胺辅助沉积至磁性Fe3O4纳米粒子表面形成表面包覆季铵盐杀菌涂层的磁性杀菌材料Fe3O4@PDA2.0-QbPEI-BC和Fe3O4@PDA2.0-QbPEI-C6。通过改变多巴胺的浓度得到了不同涂层性质的Fe3O4@PDA1.0-QbPEI-C6和Fe3O4@PDA0.5-QbPEI-C6。利用FTIR、TEM、TGA、XPS等表征手段确认了产物结构以及磁性杀菌材料的理化性质,研究了不同多巴胺浓度对材料表面杀菌涂层化学性质的影响。最后,通过对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抗菌测试表征了材料的杀菌性能及回收和重复使用后杀菌性能的变化。结果表明,涂层中季铵盐上带有碳长链及涂层表面的季铵盐单元较多的Fe3O4@PDA1.0-QbPEI-C6具有最佳的杀菌性能,同时还能够在回收和重复使用10次后依然保持90%以上的杀菌效果。由此显示出,通过多巴胺辅助沉积法能快速、简便地将季铵盐聚合物包覆在磁性Fe3O4纳米粒子表面,形成牢固的复合杀菌涂层,从而获得可回收和重复使用的高效杀菌材料。通过改变季铵盐的类型和多巴胺的浓度,可以调节杀菌涂层表面的化学性质,优化其杀菌性能。本论文的研究表明,运用多巴胺辅助沉积法制备抗菌涂层具有简洁高效的优势,制备得到的抗菌涂层具有性能稳定、抗菌能力强的特点,具有很强的推广应用价值。