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文档简介

医用硅橡胶表面紫外光亲水接枝改性后的抗菌粘附能力研究摘要:本研究以医用硅橡胶为研究对象,采用紫外光亲水接枝改性技术,对硅橡胶表面进行处理,研究其抗菌粘附能力。通过SEM、XPS、AFM等分析手段,研究硅橡胶表面结构和化学性质的变化,并通过菌落计数和CCK-8法等实验手段,研究硅橡胶的抗菌能力和细胞活力。结果表明,硅橡胶表面经过紫外光亲水接枝改性后,表面亲水性得到提高,并且抗菌粘附能力显著提高。同时,改性后的硅橡胶对细胞的生长没有明显影响,具有良好的生物相容性,可望应用于医疗设备等领域。

关键词:医用硅橡胶;紫外光亲水接枝;表面改性;抗菌粘附能力;生物相容性

Introduction

医用硅橡胶具有高温、耐用、柔性等优点,因此广泛应用于医疗设备、医学仿真模型等领域。然而,在实际应用过程中,硅橡胶表面往往容易附着致病菌,引起医疗安全问题。因此,如何提高医用硅橡胶表面的抗菌性能,成为当前一个较为关注的研究方向。

紫外光亲水接枝改性技术是一种常用的表面改性方法,可提高硅橡胶表面的亲水性。亲水表面对水而言是不具有粘附性的,可以减少有机物和微生物在上面的附着并增加它们的迁移率。此外,改性后的表面亲水性也可能导致物理结构上的改变,能够改变材料的性质,如抗菌、防污、自洁等。

MaterialsandMethods

本研究采用溶剂法将PEG-(OH)2000、HEMA等反应物加入异丙醇中,然后将硅橡胶片分别浸泡于0.1mol/LPBS缓冲液和50%的HEMA/PEG-(OH)2000异丙醇溶液中,再利用紫外光聚合交联技术进行紫外光亲水接枝。接枝后,通过SEM、XPS、AFM等分析手段,研究硅橡胶表面结构和化学性质的变化。通过菌落计数和CCK-8法等实验手段,研究硅橡胶的抗菌能力和细胞活力。

Results

经过紫外光亲水接枝改性后,硅橡胶表面呈现出由点汇聚变平缓连续分布的表面结构。SEM表面形貌分析结果显示,改性后的硅橡胶表面粗糙度有所增加。XPS分析结果表明,改性后硅橡胶表面的含氮量和含氧量明显提高。AFM扫描结果和接触角实验表明,改性后的硅橡胶表面亲水性得到显著提高。同时,改性后的硅橡胶对细胞的生长没有明显影响,具有良好的生物相容性。

结论

改性后的医用硅橡胶表面亲水性明显提高,抗菌粘附能力得到显著改善,同时具有良好的生物相容性。该研究为医用硅橡胶的表面改性提供了一种新的思路,并可望应用于医疗设备等领域,从而保障患者的安全Introduction

Medicalsiliconerubberiswidelyusedinthemedicalindustryduetoitsexcellentbiocompatibility,flexibility,anddurability.However,itshydrophobicsurfacehindersitsapplicationincertainmedicaldevices,makingitsusceptibletobacterialadhesionandsubsequentinfections.Therefore,surfacemodificationsofmedicalsiliconerubberhavebeenwidelystudiedtoimproveitshydrophilicpropertiesandreducebacterialadhesion.Inthisstudy,weaimedtoimprovethehydrophilicpropertiesandantibacterialadhesioncapabilityofmedicalsiliconerubberbyUV-initiatedhydrophilicgraftingofPEG-(OH)2000andHEMA.

MaterialsandMethods

PEG-(OH)2000,HEMA,andotherreagentsweredissolvedinisopropanol,andmedicalsiliconerubbersheetswereimmersedin0.1mol/LPBSbufferand50%HEMA/PEG-(OH)2000isopropanolsolution.Then,thesamplesweresubjectedtoUV-initiatedhydrophilicgrafting.ThesurfacemorphologyandchemicalpropertiesofthemodifiedmedicalsiliconerubberwereanalyzedusingSEM,XPS,andAFM.TheantibacterialandcellviabilitypropertieswerestudiedusingcolonycountingandCCK-8assays,respectively.

Results

Afterhydrophilicgrafting,thesurfaceofthemedicalsiliconerubbershowedasmooth,continuoussurfacestructurecomparedtotherough,scatteredsurfacestructureoftheuntreatedsurface.SEMresultsshowedanincreaseinsurfaceroughnessaftermodification.XPSrevealedanincreaseinnitrogenandoxygencontentonthesurfaceofthemodifiedsiliconerubber.AFMandcontactanglemeasurementsshowedanimprovementinhydrophilicity.Themodifiedmedicalsiliconerubberdidnotnegativelyaffectcellviability.

Conclusion

HydrophilicgraftingofPEG-(OH)2000andHEMAsignificantlyimprovedthehydrophilicityandantibacterialadhesionpropertiesofmedicalsiliconerubberwhilemaintaininggoodbiocompatibility.ThisstudyprovidesanewapproachforsurfacemodificationofmedicalsiliconerubberandhasgreatpotentialforapplicationinmedicaldevicestoprotectpatientsafetyInadditiontoitspotentialapplicationinmedicaldevices,themodifiedmedicalsiliconerubbermayalsohaveapplicationsinotherfieldssuchasbiotechnology,cosmetics,andfoodpackaging.Thehydrophilicityandantibacterialpropertiesofthemodifiedsiliconerubbermaybebeneficialforimprovingtheperformanceandsafetyoftheseproducts.

Onepotentiallimitationofthisstudyisthattheevaluationofantibacterialadhesionpropertieswasconductedinvitroandfurtherinvivostudiesareneededtoconfirmtheeffectivenessofthemodifiedsiliconerubberinpreventingbacterialinfections.Moreover,thedurabilityandlong-termstabilityofthemodifiedsiliconerubberneedtobeinvestigatedtoensureitssafetyandeffectivenessovertime.

Insummary,thehydrophilicgraftingofPEG-(OH)2000andHEMAhasbeenfoundtobeaneffectiveapproachforimprovingthehydrophilicityandantibacterialadhesionpropertiesofmedicalsiliconerubberwhilemaintaininggoodbiocompatibility.Thisnovelapproachhaspotentialapplicationsinthedevelopmentofsaferandmoreeffectivemedicaldevices,andmayalsohaveapplicationsinotherfields.FurtherresearchisneededtovalidatetheresultsandexplorethefullpotentialofthemodifiedsiliconerubberInadditiontoitspotentialuseinmedicaldevices,suchascathetersandimplants,themodifiedsiliconerubberproducedthroughPEG-(OH)2000andHEMAgraftingmayhaveapplicationsinotherfieldsaswell.

Forinstance,theimprovedhydrophilicityofthemodifiedsiliconerubbercouldmakeitusefulinthedevelopmentofcontactlenses,wherewatercontentisacriticalfactorforreducingirritationtotheeyes.Additionally,theantibacterialpropertiesofthemodifiedsiliconerubbermayhaveapplicationsinthedevelopmentoffoodpackagingandothermaterialswherebacterialgrowthcanbeaconcern.

Aswithanynovelapproach,furtherresearchwillbenecessarytofullyexplorethepotentialusesofthismodifiedsiliconerubber.However,theinitialresultsarepromisingandindicatethatthisapproachhasthepotentialtodeliversaferandmoreeffectivematerialsinarangeofapplications.

Inconclusion,PEG-(OH)2000andHEMAgraftingisapromisingapproachforimprovingthepropertiesofmedicalsiliconerubber,includingitshydrophilicityandantibacterialadhesion.Withfurthervalidationandresearch,thisap

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