基于季铵化PNIPAM微凝胶仿生表面的协同抗菌研究

The single-function antibacterial surface can no longer meet the real use requirements of the material. This project intends to construct a synergistic antibacterial surface that combines three functions of antibacterial adhesion, bactericidal and bacteria release. Different from the traditional surface modification method, the method firstly changes the chemistry and morphology of the colloidal particles, and then spreads the modified colloidal particles onto the surface of the material. The properties of the surface of the material are indirectly changed by changes in colloidal particle chemistry and morphology. The research object selected in this project is PNIPAM microgel: first, after the PNIPAM microgels are formed into a film, they can impart a certain topological structure to the surface. While the surface containing the topological structure often has the function of anti-bacterial adhesion. Secondly, the chemical composition of the PNIPAM microgels can be changed by copolymerization method. For example, the addition of a quaternary ammonium salt-containing monomer can impart the surface bactericidal property. Finally, PNIPAM microgels are temperature sensitive and impart a function of bacteria release by temperature changes. In addition, through seed polymerization, the morphology of the microgels can be changed and then futher regulate the anti-bacterial adhesion and bactericidal performance of the surface. Therefore, the subject provides a flexible surface modification method for synergistic antibacterial research on the surface of materials.

单功能抗菌表面已经不能满足材料的真正使用需求，本项目拟构建一种集抗细菌粘附、杀菌及释菌三种功能于一体的协同抗菌表面。不同于传统的表面修饰的方法，本方法首先对胶体粒子的化学及形貌进行改变，然后将改造后的胶体粒子铺展到材料表面。通过胶体粒子化学及形貌的变化，来间接改变材料表面的性能。本课题所选取的研究对象为PNIPAM微凝胶粒子：首先，PNIPAM胶体粒子成膜后，其可赋予表面一定的拓扑结构，而含有拓扑结构的表面往往具备抗细菌粘附的功能。其次，PNIPAM胶体粒子的化学成分可通过共聚合的方法改变，如含季铵盐单体的加入可赋予表面杀菌的功能。最后，由于PNIPAM胶体粒子具有温敏性，通过温度的变化可赋予表面释菌的功能。另外，通过种子聚合的方法，可使粒子的形貌发生变化，并有望进一步调控表面抗细菌粘附及杀菌的性能。因此，本课题提供了一种灵活的表面修饰方法，用于材料表面的协同抗菌研究。

抗菌涂层在生物医用耗材领域具有重要的应用价值。由于抗菌涂层的制备技术涉及到表面的化学反应，而化学反应通常需要借助表面的活性基团。然而，材料表面往往不含有或者含有不均匀分布的少量官能团，这就使表面化学修饰的难度大大增加。胶体粒子因其较高的表面能，具有优异的成膜性能。而且，胶体粒子的化学组分可变化，这就是其成膜后的表面化学可调控。聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）微凝胶是一类具有优异成膜性的胶体粒子，其在生物分子检测、细胞粘附-脱附、可变色光学涂层以及载药-释药等领域应用广泛。近几年来，基于PNIPAM微凝胶的抗菌涂层鲜有报道。由于PNIPAM微凝胶的化学组分的可调节性，一种含有季铵盐的PNIPAM微凝胶被报道出来。但是，科研工作者尚未对其进行抗菌涂层的制备研究。另外，对季铵盐型PNIPAM微凝胶的粒径控制手段、PNIPAM微凝胶粒径大小对其成膜性的影响尚不清楚。因此，本课题主要从以下三个方面展开研究：1. 探讨影响季铵盐型PNIPAM微凝胶粒径的影响因素;2. 季铵化PNIPAM微凝胶粒子膜的制备及抗菌研究;3. 基于季铵化PNIPAM微凝胶粒子膜的表面化学改性研究.