細菌、真菌和病毒等病原微生物能引發機體組織病變，嚴重威脅著人類的身心健康。醫療器械在介入體內后，在其表面滋生細菌是引發感染的最主要原因，給病患帶來重大的經濟損失，甚至會危及生命安全。為了賦予材料表面抗菌性能，需要依據細菌感染發生機制，有針對性地進行抗菌表面的構建，其策略主要為抗細菌粘附策略、殺菌策略。

細菌粘附是生物醫用材料和器械感染的第一步，調控細菌在材料表面粘附行為是制備高效抗菌表面的重要環節。抗細菌粘附策略雖能有效地降低細菌在材料或器械表面粘附和生物膜形成，但是不可能達到100%的抑制細菌能力，一旦少數細菌附著于材料或器械表面，抗細菌粘附體系很難再阻止細菌的增殖。

殺菌策略根據殺菌機制，可分為接觸型和釋放型殺菌。接觸型殺菌策略通過在材料表面構建陽離子聚合物、抗菌肽、活性氧、碳納米管等，通過表面直接接觸作用于細菌；釋放型殺菌策略通過殺菌劑從材料內部緩釋到環境中達到殺菌作用，殺菌劑包括抗生素、納米粒子、氮氧化物等，可通過殺死材料表面粘附細菌達到抗菌效果。此類方法的不足為：（1） 死細菌易在殺菌的材料表面快速積累，不僅屏蔽殺菌基團，而且激發免疫反應，進而引發感染；（2） 抗生素類的殺菌劑易造成耐藥等副反應；（3） 殺菌劑對人體細胞有毒副作用，生物相容較差。

在上述策略中，通過創建有自清潔功能的表面以實現有效除菌的策略是非常值得一提的。然而，這往往需要特定的技術，這些技術難以實現從實驗室條件到實用醫學的轉換。其它更多利用表面裝飾等的技術，往往也無法產生具有足夠穩定性和實用性的材料。因此，創建具有特異表面性能、但又沒有上述問題的替代材料迫在眉睫。解決此問題的方法之一是采用抗細菌粘附－殺菌（抗－殺）結合策略，即創建具有雙重抗菌功能的表面，既能防止細菌附著又能殺死細菌。此外，醫用抗菌材料還需具備適當的機械性能，特別是足夠的柔韌性和延展性。

捷克科學家O. Lyutakov課題組報道了一種基于高度可拉伸硅聚合物，并垂直梯度摻雜聚吡咯的新型智能柔性抗菌材料，該材料既具有可控自凈、防污的能力，又能實現電致智能釋藥。材料的制備理念如下圖，以柔性有機硅聚合物為基礎，梯度摻雜導電聚合物聚吡咯，進一步裝載了結晶紫 （CV），以引入抗菌性能，并實現了原位電致藥物釋放。在初始狀態時，該材料具有強的疏水性，當浸入水中時，在其表面會形成一個氣隙，可有效防止生物污染物和微生物的附著，并且有利于其所負載藥物的釋放。在電場的作用下，電潤濕現象克服了表面的超疏水性，使表面轉變為親水狀態，氣隙消失，同時電觸發釋放的結合抗菌劑可將細菌殺死。電場切斷和樣品干燥后，材料表面又恢復其固有的超疏水狀態，相當于材料表面可以作簡單清潔去除細菌殘留物。最后，該材料在機械載荷作用下表現出良好的力學性能且無功能損傷，即具有高的柔韌性和可拉伸性。上述特性為該材料在先進醫學和生物醫學材料領域的應用開辟了道路。

圖1. 制備材料的實驗概念圖i）具有柔性和導電性（由含有聚吡咯的柔性硅基體提供），ii）能夠實現超疏水性和自清潔性能（由于聚吡咯表面層產生的形貌和化學特性），iii）超疏水親水性范圍內的潤濕性切換（由電潤濕現象和/或樣本表面與被測液體之間形成氣隙提供），iv）使結晶紫可控釋放成為可能。（Polydimethylsiloxane（PDMS），polypyrrole （PPy）

圖2.A）樣品橫切光學照片，B）逐點測得的拉曼光譜（對應于A圖所指位置），C） PPy與PDMS拉曼峰對應于A圖所指位置，D）在樣品的頂部和底部測得的紅外光譜。

圖3. AFM測量樣品制備不同階段的樣品形態，相應的表面粗糙度（Ra）和水接觸角θ值： A）最初的PDMS膜（沒有Pyr）；B） PDMS與PPy復合過程中未達到表層； C） PDMS與PPy復合含PPy表層； D） 材料表面電觸發的潤濕性開關試驗

文章作者Luká？Deˇkanovsk?, Oleksiy Lyutakov；Dual-ActionFlexible Antimicrobial Material: Switchable Self-Cleaning, Antifouling, andSmart Drug Release；AdvancedFunctional Materials. 2019, 1901880.

鏈接： https://doi.org/10.1002/adfm.201901880

注：文章、作品、圖片版權歸作者享有，如有作者來源標記有誤或涉及侵權，請原創作者聯系小編刪除。