近日，西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院尹大川教授、鄧旭東副教授在生物醫(yī)用高分子材料表面改性領(lǐng)域取得進(jìn)展，制備出一種穩(wěn)定、通用的新型親水防污涂層，相關(guān)研究成果以“Super stable coating based on ovalbumin and tannic acid for hydrophilic and antibacterial functionalization of polymer materials”為題發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces上。

  高分子材料的表面改性在生物醫(yī)學(xué)實(shí)際應(yīng)用中至關(guān)重要，它可以賦予材料高效、耐用和低感染風(fēng)險、良好生物相容性等新特性，因此尋求一種簡便、快速、反應(yīng)條件溫和且綠色的手段以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的表面改性是該領(lǐng)域的迫切需求。單寧酸（TA）是一種天然多酚化合物，具有包括化學(xué)鍵配位、離子還原、抗菌、抗氧化、親水等廣泛功能。雖然TA可以通過各種物理/化學(xué)相互作用穩(wěn)定地吸附在多種表面，但對于惰性的疏水高分子材料表面而言，TA的錨定能力較差。卵清蛋白（OVA）是蛋清中的主要蛋白質(zhì)，分子量為44.5kDa，由385個氨基酸殘基組成，其中約50%是疏水性的。TA和OVA可在室溫下通過分子間相互作用形成穩(wěn)定的復(fù)合物。

  基于此，本研究提出利用兩步浸漬法實(shí)現(xiàn)疏水高分子材料表面改性：首先在高分子材料表面形成OVA預(yù)涂層，再通過OVA與TA的分子間相互作用將TA牢固的錨定在材料表面，形成OVA/TA復(fù)合涂層。微觀形貌表征結(jié)果顯示該涂層具有高度的均勻性（整體起伏<3 nm），厚度約100 nm（圖1）。

圖1.OVA/TA復(fù)合涂層的微觀形貌。

  不同基底材料上的OVA/TA復(fù)合涂層均表現(xiàn)出高度的親水性和穩(wěn)定性（圖2）；并能夠有效抵抗多種細(xì)菌的粘附，進(jìn)一步的納米力學(xué)測試表明，OVA/TA涂層可顯著降低微生物與材料表面間的粘附力（圖3）。

圖2.OVA/TA復(fù)合涂層的親水性和穩(wěn)定性測試。

圖3.OVA/TA復(fù)合涂層防細(xì)菌污染實(shí)驗(yàn)。

  體外血液循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明，涂覆于人工血管內(nèi)壁上的OVA/TA除抵抗微生物粘附外，還能有效抵抗血液組分的粘附；經(jīng)20天血液循環(huán)試驗(yàn)，含OVA/TA涂層的人工血管能夠維持原有血流速度的90%（圖4）。

圖4.OVA/TA復(fù)合涂層的體外血液循環(huán)試驗(yàn)。

  對OVA/TA涂層進(jìn)一步改進(jìn)，通過OVA與TA的協(xié)同還原性可制備負(fù)載納米銀的“殺傷-釋放”O(jiān)VA/TA-AgNPs復(fù)合涂層。該涂層不僅能夠殺死接觸到材料表面的微生物，還能將微生物殘骸釋放出來，從而維持材料表面的相對清潔，延長涂層使用壽命（圖5）。

圖5.OVA/TA-AgNPs三元復(fù)合涂層的“殺傷-釋放”性能。(a-c) E.coli of first, second and third cycle; (d-f) S. aureus of first, second and third cycle

  西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院王雪霆博士為該論文的第一作者，鄧旭東副教授和尹大川教授為共同通訊作者，湖北大學(xué)楊世輝教授和王霞副教授在實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方面給予了支持與幫助。該研究工作受到國家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、省部共建生物催化與酶工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題等項(xiàng)目的資助。

  全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c21624