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附着在医疗器械、植入物表面的致病菌可以聚集在自身分泌的胞外基质中形成生物膜,使细菌产生耐药,这是许多细菌感染疾病治疗失败的根源。因此,设计具有抗菌性能的表面,抑制细菌附着和生物膜的形成具有重要的意义。近些年来,利用特定微环境变化作为治疗疾病的策略引起了广泛的关注。与正常组织不同,急性炎症感染部位由于细菌代谢产生酸性物质,微环境pH值略低。因此,在伤口的发展过程中,由于细菌生长引起的体液pH值变化可用来触发智能抗菌材料功能的转换。本论文通过制备共价交联自组装多层膜,研究其在不同pH下材料的表面性质和生物功能的转变,并探索构效关系的调控规律。具体内容如下:1.通过层层自组装技术制备季铵化壳聚糖(Q-CS)和多巴胺改性聚丙烯酸(PAA-Dopa)多层膜,并利用邻苯二酚结构的氧化自聚反应对多层膜进行交联。利用表面接触角、Zeta电位、原子力显微镜等方法测试不同pH条件下的多层膜表面性质,结果表明该多层膜具有良好的亲水性和pH响应性,且在不同的pH下表面电荷可翻转(pH=5.0时为+30 mV,pH=7.4时为-60 mV)。通过细菌染色实验,研究了多层膜在不同pH下杀菌和释菌的能力及这两种功能的切换。在pH=5时,多层膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀死率分别为80%、100%;而在pH 7.4时,这两种菌的杀死率仅为5%、35%。进一步模拟人体在感染细菌时微环境pH的动态变化:当细菌培养的缓冲液pH值从7.4变到5.0时,大肠杆菌和金黄色葡萄球菌死细菌的数量分别增加了15倍和2倍;而当pH恢复到正常值(7.4)时,近90%和100%的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌尸体被释放,从而避免了可能的免疫反应且使功能表面再生。2.为了进一步获得pH响应多层膜结构的调控方法和构效关系规律,本章选用多种阳离子聚合物(聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)、季铵化壳聚糖(Q-CS)、支化聚乙烯亚胺(BPEI)、线性聚乙烯亚胺(LPEI)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)、聚赖氨酸(PLL))与聚丙烯酸通过静电层层自组装技术获得聚合物多层膜,再利用感光交联剂4,4’-重氮基-2,2’-二磺酸二钠盐(DAS)和紫外光辐照对多层膜进行共价交联。通过紫外吸收光谱分析证明多层膜交联成功,并通过表面zeta电位测试,发现不同种类的阳离子聚合物多层膜的表面Zeta电位随pH变化曲线不同,且等电点也不同,其等电点规律是:BPEI(7.38)>LPEI(7.13)>PAH(5.45)>QCS(4.72)>PDADMAC(4.67)>PLL(4.51)。进一步,通过改变组装层数、聚合物分子量、阳离子聚合物组装浓度和组装时的pH值,调控多层膜的结构,进而调控多层膜的等电点。研究结果表明:(1)多层膜组装层数对等电点影响不大,其顶层物质对等电点影响很大;(2)聚丙烯酸分子量增加,多层膜等电点升高;(3)在不改变多层膜顶层化学成分的条件下,增加阳离子聚合物的组装浓度,多层膜等电点升高;(4)增加聚丙烯酸的组装pH值,可使多层膜等电点升高。最后,选用了3种等电点不同的多层膜,研究其在不同pH值下的生物功能。当pH小于等电点时,多层膜表面带正电荷,具有较高的抗菌效率;当pH高于等电点时,多层膜表面带负电荷,表现出较高的抗细菌粘附性能,有利于智能抗菌材料的长期使用。