摘要
各种类型的对人类的健康和生命延续做出了极大的贡献，然而植入体术后感染依然是制约其应用的重要科学问题。本论文针对植入体感染发生的机制，致力于寻找简单操作的方法，将抗细菌黏附、接触式杀菌和释放杀菌剂三种抗菌方法进行复合，制备多重抗菌的功能涂层，对生物材料的表面进行改性。深入研究了膜层组分、表面形貌、亲疏水性质对表面抗细菌黏附的影响，膜层组分和杀菌剂含量对涂层细胞相容性的影响，并提出了表面溶蚀抗细菌黏附的概念。在涂层制备方法学上，基于聚合物的分子间氢键作用，通过共混-浸涂和层层自组装两种方法制备了以下几种抗菌涂层。 本文首先依据壳聚糖(CHI)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的分子间氢键作用，探索通过共混-浸涂一步法获得PVP抗细菌粘附和CHI灭菌协同作用的功能涂层。研究结果显示，通过聚乙烯亚胺预吸附，聚丙烯酸复合和1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基硫代琥珀酰亚胺交联三步预处理的方法，可有效提高CHI/PVP共混膜的稳定性，解决了亲水涂层溶胀导致的起泡和脱落问题。对一系列配比的CHI/PVP混合涂层研究显示，随着涂层中PVP含量的增加，涂层表面的亲水性逐渐增加，并显著提高了涂层对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)的抗黏附效果。体外的杀菌实验显示CHI/PVP共混膜对S.aureus的杀灭能力很强，而对E.coli的杀灭能力相对较弱。共混涂层的细胞毒性试验结果表明PVP的加入可有效提高涂层的细胞相容性，CHI/PVP共混膜是一种生物相容性良好的抗感染材料。 研究进一步以生物大分子为模板，原位制备了有机CHI-Ag/PVP复合抗菌膜。复合膜涂层表面光滑、平坦，膜内纳米银尺寸可以在10-50nm之间进行调节，具有在水相长期的稳定性。复合膜细胞相容性实验结果显示，当AgNO3的浓度不高于0.25mmol时该载银涂层表现出良好的细胞相容性。系统抗菌实验结果显示，CHI-Ag/PVP复合抗菌膜具有快速的杀菌能力和高于35天的长效杀菌能力， PVP的加入明显提高了载银复合涂层的抗细菌黏附能力。 针对临床抗菌能力的时间依赖性要求，研究进一步通过对氢键层状组装多层膜PVP/PAA的交联控制，获得了基于可控溶蚀机制的抗菌功能涂层。对PVP/PAA的氢键层层组装研究显示，通过对组装pH的控制，可实现PVP/PAA基于氢键作用的快速层状组装;通过对热交联温度和时间的调节，可实现对膜层降解溶蚀过程的控制。系统的抗菌实验显示，这种可控溶蚀界面可实现不同时间段界面的高效抗细菌粘附功能，是一种新型的时间依赖性抗菌功能涂层方法。研究进一步采用层状组装方法，将这种PVP/PAA可控溶蚀功能涂层和Hep/CHI抗菌功能涂层复合，实现了顶层PVP/PAA可控溶蚀抗菌和底层Hep/CHI接触式抗杀菌的组合，不仅为调控功能涂层抗菌时效和抗菌能力提供了新途径，而且为实现术后关键时期的抗细菌黏附作用和长期接触式杀菌提供了有效的选择。
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