科研成果

近日，学院Kang En-Tang教授团队在生物医用材料表面改性研究上取得了新进展。相关研究成果以“Bimodal Antimicrobial Surfaces of Phytic Acid–Prussian Blue Nanoparticles–Cationic Polymer Networks”为题发表在《Advanced Science》期刊上。西南大学为该成果的第一完成单位，博士研究生何晓东为第一作者，徐立群教授和Kang En-Tang教授为通讯作者。

植入物相关感染严重威胁植入介入材料使用功能和寿命。通过表面改性技术引入适宜的抗菌涂层是解决细菌黏附、定植和生物膜形成问题的有效手段。在本工作中，作者提出了一种基于植酸（PA）表面粘附和静电吸引作用的简单且通用的表面改性方法。PA具有较强的金属螯合性能，能够与普鲁士蓝纳米颗粒（PB NPs）的铁离子络合，从而获得水溶液稳定分散的PA修饰的PB NPs（PA-PB NPs）。另一方面，通过分子动力学模拟实验研究表明：PA与阳离子型聚合物（CP）存在静电吸引、氢键、范德华力等作用。将PA-PB NPs体系与CP混合，可通过静电吸引等作用形成PA-PB-CP网络结构。随后在PA表面粘附和重力沉降共同作用下，所生成的复合体可以沉积在材料表面。该表面改性技术具有较好的基材普适性，能够沉积在多种材料和不同形状的物体表面。

由于CP和PB NPs分别具有接触杀菌和光热杀菌功能，PA-PB-CP涂层展现出优异的协同杀菌作用。对常见的革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）和阴性菌（大肠杆菌）以及耐药菌（耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）都具有显著的杀灭活性。通过形貌观察和分子层面研究揭示了PA-PB-CP涂层的杀菌机理主要依赖于破坏细菌膜结构，导致细菌胞内物质泄露。此外，PA-PB-CP涂层的光热效应还能够造成细菌ATP水平下降，但对其GSH水平影响有限。通过大鼠皮下植入感染试验研究表明：PA-PB-CP涂层具有优异的体内抗感染性能，在植入大鼠皮下后未引起周围组织炎症及主要器官损伤。

本工作所开发的简便、通用表面改性技术为生物医用材料表面改性提供了其它可供选择的路径，为医用材料表面细菌感染难题提供了新的解决方案。

该工作得到了国家重点研发计划重点专项、国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、重庆市高校创新研究群体、海南省院士创新平台和重庆市微纳米生物医用材料与器件工程研究中心的资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202300354