基于贻贝仿生构建高效抗菌及良好血液相容性的聚胺-酚表面

作     者：孟昊天 李鹏程 魏嘉佳 王文轩 李天瑀 黄楠 涂秋芬 熊开琴 杨志禄 MENG Haotian;LI Pengcheng;WEI Jiajia;WANG Wenxuan;LI Tianyu;HUANG Nan;TU Qiufen;XIONG Kaiqin;YANG Zhilu

作者机构：西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室成都610031 西南交通大学医学院生物医学工程研究院成都610031 南方医科大学附属东莞医院东莞市人民医院广东东莞523059 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年第53卷第8期

页      面：173-183页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主　　题：贻贝仿生 多巴胺(DA) ε-聚赖氨酸(ε-PL) 表面改性 抗菌 

摘      要：目的赋予血液接触类材料优异的表面抗菌性能。方法受天然贻贝黏附现象的启发,通过多巴胺(Dopamine,DA)、ε-聚赖氨酸(ε-Poly-L-lysine,ε-PL)、高碘酸钠(Sodium Periodate,NaIO4)构建一种简易、快速的聚胺-酚涂层(ε-PL@PDA),同时利用ε-PL丰富的氨基质子化形成的阳离子,实现表面高效抗菌的目的。其中DA和ε-PL通过共价交联形成酚胺聚合物,酚胺共同介导基底材料黏附形成涂层。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(SEM)、椭圆偏光、氨基定量、水接触角(WCA)等材料学表征评价ε-PL@PDA涂层的理化性能;通过菌落计数法、细菌活/死染、液体法等细菌实验评价涂层抗菌性能;通过内皮细胞黏附与增殖实验评价其细胞相容性;通过血小板黏附与激活及半体内血液循环实验验证其血液相容性。结果材料学表征结果证明,ε-PL@PDA富氨基涂层成功制备,同时ε-PL的浓度大小会影响涂层的沉积过程;细菌实验表明,ε-PL@PDA涂层具备优异的抗菌性能,当ε-PL质量浓度为3 mg/mL时,对大肠杆菌和表皮葡萄球菌的抑制率高达91%;细胞实验和血液相容性实验表明,相较于316不锈钢(316L SS),ε-PL的质量浓度为3、30 mg/mL时,涂层均不会促进细胞毒性增强、血小板黏附和激活以及血栓形成。结论ε-PL@PDA涂层能够在不影响细胞相容性和血液相容性的基础上有效提高表面抗菌能力,因此,该高效便捷且适用性强的表面抗菌策略或有助于解决临床血液接触类器械细菌感染等问题。