基于阳离子高分子抗菌材料的构建及其性能研究

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致病细菌对人体的侵袭会引发一系列的感染,对人类的生命健康和财产造成巨大的威胁,因此对细菌的防治和杀灭是非常重要的。具有抗菌性能的材料的研发是解决细菌感染问题的方式之一。外部环境细菌的可以通过手、鼻、口等途径直接侵入人体引发感染,也可以通过导管等医疗器械植介入物引起相关感染。通常消毒液被作用于消灭外部环境的细菌,但常用的消毒液存在消毒作用时间短、性质不稳定、易对环境产生污染等问题,因此设计、合成具有长效稳定抗菌消毒性能的高分子材料以解决上述问题;医用导管等体内植介入物不具备抗菌性能,易引起细菌定殖引发感染,因此针对医用导管的感染问题,设计合成一种易于工业放大且具有长效抗菌的聚氨酯导管。主要研究内容如下:(1)以具有优异稳定性和抗菌性能的大分子季铵盐抗菌剂作为改性本体,使用硅烷偶联剂对其进行修饰,并将其配置成1 wt%含量70%的乙醇溶液对表面进行喷涂使用。喷涂后的表面具有优异的抗菌稳定性,其抗菌性能可以保持至少4周,并且经过喷涂的表面在室内环境下放置60天仍然具有较好的抗菌性能。在紫外照射、-20℃和60℃这三类较为严苛的条件下放置两周后,片材表面仍具备抗菌性能。针对消毒液本身,其乙醇溶液在37℃下放置90天仍然具备优异的抗菌性能;同时其70%浓度的乙醇溶液于-20℃下放置3天也具有优异的抗菌性能,进一步说明其具有优异的稳定性能,可以解决当前市售消毒液存在的弊端。(2)针对硅烷季铵盐消毒液对棉布等织物的消毒稳定效果较差的问题,采用活性官能团对季铵盐进行改性。通过类似染料一步上染织物的过程,将棉布使用活性官能团改性的季铵盐进行修饰。经过活性季铵盐消毒剂处理的棉布具有优异的抗菌稳定性,其在洗涤100次以后仍然具有优异的抗菌性能,并且修饰后的棉布拉伸强度也没有明显的变化。(3)针对医用导管的细菌感染问题,设计合成了一种阳离子咪唑类离子液体抗菌剂,将其以3 wt‰添加到PU基体中,通过共混挤出得到含有离子液体的PU材料(PU/Mim-BU)。阳离子抗菌剂的引入对PU材料的力学性能和形貌等都未产生负面影响;挤出得到的PU/Mim-BU材料对细菌具有长效的抗菌性能,且在流体环境下PU/Mim-BU材料也保持了抗菌性能。PU/Mim-BU材料在进行湿热灭菌处理以后,仍然保持了优异的抗菌性能,可以承受多次灭菌处理。同时,还对改性后PU/Mim-BU材料的具有低的细胞毒性。通过体内片材和管材的动物实验,验证了材料在体内具有优异的抗感染效果。
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