人工晶状体材料表面修饰具有温度响应性的共聚物涂层及抗菌抗污性能研究

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目的:  在人工晶状体(IOL)材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面通过表面引发的可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合技术制备具有温度响应性的三元共聚物涂层,并探索改性后人工晶状体材料的理化性质,杀菌性能及体外细胞毒性。为研制一种新型的表面改性人工晶状体提供理论上的指导和技术支持。  方法:  在人工晶状体材料PDMS表面通过表面引发的可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合技术制备三元共聚物涂层,通过结合温度响应性N-乙烯基己内酰胺(VCL),亲水性2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱(MPC),杀菌季铵盐甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA+)。并使用水接触角(WCA)测量检测其亲疏水性能。通过和原子力显微镜(AFM)对功能化材料进行表面形貌检测,并计算其表面粗糙度。使用光谱椭偏仪来探测薄膜厚度。将改性过的 PDMS 浸泡的培养液与人工晶状体上皮细胞(HLECs)共同培养,并用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)检测对该细胞的毒性作用。将改性后的 PDMS 与金黄色葡萄球菌共同培养,通过荧光染料试剂盒在荧光显微镜下观察活细菌与死细菌的数量,检测表面修饰后 PDMS 的体外杀菌效果。  结果:  接触角测定结果显示,改性后的IOL亲水性大幅度提高。在高于临界溶解温度(LCST)的温度下,VCL-DMAEMA+-MPC 三元共聚物涂层处于压缩疏水状态,具有低含水量,显示出对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌杀灭作用。在低于LCST的温度下,涂层可以切换成相对亲水的表面,其对于细菌和牛血清白蛋白都显示出自清洁功能。通过形态学研究和活性测量评估,材料的功能化表面显示出对HLECs良好的生物相容性。体外实验表明,载药型人工晶状体材料PDMS可有效杀死金黄色葡萄球菌。  结论:  在人工晶状体材料PDMS表面通过RAFT聚合制备了聚(N-乙烯基己内酰胺-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱( P(VCL-DMAEMA+-MPC)三元共聚物涂层,该涂层具有温度响应性,在接近于人体温度条件下可杀灭细菌。所使用的该种改性方法不仅提高了材料表面亲水性,而且不影响其表面形貌及粗糙度,改性后材料对体外人工晶状体上皮细胞无明显毒性作用,在体外实验中证明其具备杀灭金黄色葡萄球菌的效果。这种新型载药型人工晶状体材料有望用于白内障术后眼内炎的防治。
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