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院内感染显著地增加患者发病率和病死率，加大患者的经济负担。医疗器械引发的细菌感染是院内感染发生的主要原因。医疗器械在存储、植入或使用各个环节，细菌都可能粘附在其表面上，进而形成生物膜，最终引发细菌感染。目前，赋予医疗器械抗细菌感染性能主要有抗细菌粘附和杀菌两大类方式。将抗粘附与杀菌策略相结合是提升表面抗菌性能的有效手段，而如何合理运用并实现二者的协同是构建高效抗菌体系并实现材料表面功能拓展的核心问题。 本论文提出构建层状结构抗菌表面的学术思想，并对抗菌高分子刷的长度、化学性质、空间排列方式进行调控，实现了抗菌体系对细菌感染事件中外源性刺激、内源性刺激的响应，为多功能型抗细菌感染材料的实际应用提供了新思路。具体内容如下: 第一部分:抗细菌粘附与杀菌双功能层状表面构建及性能 抗细菌粘附与杀菌相结合的抗菌表面表现出优异的抗菌性能。然而现有的抗-杀结合表面的制备往往需要复杂的化学合成、纯化过程并涉及有机溶剂的使用;另外该类表面在工作时，各抗感染功能往往存在相互干扰，因而需要复杂的调控以实现其功能的优化。因而，需要发展一种新型平台以便于抗菌表面的构建及功能单元的调控。为此，利用光引发转移终止聚合(SI-PIMP)反应，在基底首先构建致密的聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯(PEGMA)抗细菌粘附底层，再引入季铵盐物质(QAC)杀菌上层，制备了抗粘附和杀菌双功能层状表面。得到主要结论如下: (1)X射线光电子能谱(XPS)和静态水接触角(WCA)结果表明，SI-PIMP方法将功能单体依次接枝到基底材料表面。采用表面微图案化与细菌粘附成像相结合的方式，直观地验证了以活性SI-PIMP策略构建双层高分子刷结构的可行性。 (2)细菌粘附实验表明，PEGMA单体分子量的差异性(300、500、950g/mol)对于表面抗粘附性影响不大，改性表面皆呈现良好的抗细菌粘附性能。参比未改性表面，双层PEGMA-b-QAC高分子刷改性样品能够抑制91.4％的金黄色葡萄球菌和97.2％的大肠杆菌的表面粘附，而极个别粘附的细菌则被上层杀菌刷杀死。 (3)长效抗菌实验结果发现，优化的Si-g-PEG-b-QAC2样品表面无细菌生物膜形成、无明显的死菌堆积，表现出持久的抗感染特性。将抗污和杀菌功能构建在不同的空间位置层上，可以有效降低二者的功能相互干扰，实现协同抗菌效果。 (4)血液相容性和细胞相容性实验表明，层状结构表面Si-g-PEG-b-QAC2可以有效降低材料表面粘附血小板的激活程度，但不影响表面粘附细胞的正常生长。由此证明，高度致密抗粘附底层及其低密度杀菌刷有利于提高表面的生物相容性。 第二部分:杀菌-抗粘附可转化型抗菌表面构建及性能 在不同使用阶段，医疗器械的对其表面的抗菌性能要求不同，因而理想的抗菌表面应具有与工作环境相适应的抗菌机制。为防止储存和使用前的细菌污染，材料应具备干态杀菌功能以及时杀死粘附的细菌;在生理环境下，具有生物相容性的抗粘附性表面更有优势。为此，构建了磺酸内盐抗细菌粘附层(SBMA)在上、季胺盐杀菌层(QAC)在下的层状结构表面，实现了抗菌机制由干态下杀菌到湿态下抗粘附的可逆转化。得到主要结论如下: (1)XPS、AFM和接枝层厚度测试结果证明了该双层高分子刷结构表面的成功构建。水相-油相接触角和干态-湿态XPS测试表明，外层高分子刷随溶剂（水）的有无而分别呈现舒展和坍塌构象。 (2)在干态条件下，层状结构表面Si-g-QAC-b-SBMA可以有效杀死～76％的金黄色葡萄球菌和～95％大肠杆菌，由此减少材料在储存、介入过程受污染而引发的细菌转播。细菌释放实验表明，层状结构表面可以释放～73％的金黄色葡萄球菌和～90％大肠杆菌，具有比单层杀菌样品Si-g-QAC更高的死细菌清除效率。这主要由于原先坍塌的外层亲水高分子刷在水化作用开始伸展，从而为细菌释放提供驱动力。 (3)参比单层结构表面Si-g-QAC，SBMA亲水外层的引入使Si-g-QAC-b-SBMA在湿态条件下降低98.3％金黄色葡萄球菌和96.9％大肠杆菌的细菌粘附量。在长期抗菌实验中，层状结构表面表现出优异的抗菌行为并显著抑制死细菌在表面的积累。统计学数据表明，尽管Si-g-QAC-b-SBMA中包含阳离子性QAC底层，但与纯抗粘附表面Si-g-SBMA相比，其溶液中抗细菌粘附效能无显著性差异(p＞0.05)。 (4)血液相容性实验表明，相对于Si-g-QAC而言，Si-g-QAC-b-SBMA明显地降低血小板的粘附量及粘附血小板的激活程度，并减轻对哺乳动物细胞的生物毒性。具有生物毒性的杀菌下层被两性离子水化外层掩盖是层状表面表现出优异血液相容性和细胞相容性的主要原因。 第三部分:非释放型细菌响应抗菌表面构建及性能 细菌响应型抗菌表面可以对细菌相关刺激做出反应并激活其杀菌性能。现有报道中的细菌响应型抗菌表面主要基于抗菌剂释放机理，该类表面因抗菌剂储量有限而往往不具有长期性。另外，可释放性小分子抗菌剂通常还会促进细菌耐药性的产生。本部分采用上层为聚甲基丙烯酸(PMAA)高分子刷、下层为天蚕素抗菌肽杀菌层(AMP)的结构布局，构建一种非释放型的细菌响应型抗菌表面。AMP以化学固定形式置于表面下层，而具有pH响应性PMAA外层在掩蔽AMP生物毒性的同时用于表面行为的调控。得到主要结论如下: (1)XPS和AFM验证了SI-PIMP接枝与后修饰策略相结合用于构建不同结构表面的可行性。接触角和厚度测试表明，含响应性单元PMAA的表面随着pH下降呈现水接触角增大、接枝层厚度降低的趋势，由此验证了pH下降使PMAA高分子刷疏水性增加而呈现坍塌构象，这为暴露抗菌肽底层以实现杀菌功能提供了条件。 (2)细菌粘附和杀菌性能结果表明，层状表面Si-g-AMP-b-PMAA在生理条件下(pH=7.4)可有效减少细菌的粘附，表现为抗粘附状态。所有含AMP和PMAA成分的表面表现出酸激活的杀菌行为。相对于单层响应性杀菌表面Si-g-P(AMP-co-MAA)和双层非响应性表面Si-g-AMP-b-PHEMA，同时具备双层结构框架和响应性高分子刷单元的Si-g-AMP-b-PMAA表面具有最灵敏的刺激响应性。 (3)细菌响应性抗菌实验表明，Si-g-AMP-b-PMAA有效降低细菌的初始粘附量，并可对已粘附细菌的细胞膜造成破坏作用。细菌在富营养条件下对表面酸化并造成AMP暴露，是激活层状表面杀伤机制的主要原因。该表面对于血小板等无法引发局部酸化的细胞或组织无毒副作用，从而具备对细菌的特异杀伤性。 (4)碱性条件处理时，层状表面Si-g-AMP-b-PMAA中PMAA基团的电负性增加、分子链因水化作用增加而进一步伸展，从而有效释放死菌使表面回到干净状态。循环实验表明，Si-g-AMP-b-PMAA具有杀菌-抗粘附可逆转化性，即便经历第二次培养-释放循环过程后，表面依旧保持最低的细菌粘附量。层状表面的可再生性为开发可循环利用的医疗器械提供了基础。