硅橡胶作为临床应用最广泛的植入材料,凭借优异的力学性能和生物相容性,长期服务于人工关节、心脏瓣膜、乳腺植入体等领域。然而,其表面易被蛋白质、细菌及细胞黏附的特性,可能导致慢性炎症、感染甚至植入失败,这一瓶颈问题始终制约着硅橡胶的进一步应用。传统改性手段如聚酯涂层易降解、水凝胶涂层机械稳定性差,难以实现长效抗黏附。近日,暨南大学生物医学工程研究课题组提出一项颠覆性技术——两性离子修饰聚轮烷改性策略,为医用材料领域带来革命性突破。
从“被动防御”到“主动防御”:双重机制构建智能屏障
研究团队创新性地结合两种核心机制,打造出兼具长效抗黏附与应激响应能力的动态表面涂层:
-
两性离子聚合物的“水合盾牌”
通过正负电荷平衡形成的致密水合层,在材料表面构建物理屏障,有效屏蔽蛋白质、细菌及细胞的非特异性黏附,从根源上减少生物污染风险。
-
聚轮烷动态网络的“分子滑轨”
聚轮烷独特的“轴-环”结构赋予分子链沿轴线自由滑动的能力,当外界环境变化(如机械应力、温度波动)时,涂层可主动调整表面形貌,快速恢复抗黏附性能,实现“遇强则强”的动态防御。
实验室到临床:性能验证彰显技术优势
在模拟人体环境的长期实验中,该改性涂层展现出显著优势:
-
抗黏附性能提升90%:蛋白吸附量、细菌繁殖率较传统材料下降一个数量级;
-
机械稳定性突破:经10万次循环摩擦后,涂层结构完整,水合层未被破坏;
-
应激响应速度达毫秒级:在模拟血管脉动压力下,涂层表面快速重构,保持持续防护。