近日，西北工業(yè)大學生命學院尹大川教授、鄧旭東副教授在生物醫(yī)用高分子材料表面改性領域取得進展，制備出一種穩(wěn)定、通用的新型親水防污涂層，相關研究成果以“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)學實際應用中至關重要，它可以賦予材料高效、耐用和低感染風險、良好生物相容性等新特性，因此尋求一種簡便、快速、反應條件溫和且綠色的手段以實現(xiàn)優(yōu)化的表面改性是該領域的迫切需求。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)定的復合物。

  基于此，本研究提出利用兩步浸漬法實現(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復合涂層的微觀形貌。

  不同基底材料上的OVA/TA復合涂層均表現(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菌的粘附，進一步的納米力學測試表明，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復合涂層的親水性和穩(wěn)定性測試。

圖3.OVA/TA復合涂層防細菌污染實驗。

  體外血液循環(huán)實驗表明，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，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復合涂層的體外血液循環(huán)試驗。

  對OVA/TA涂層進一步改進，通過OVA與TA的協(xié)同還原性可制備負載納米銀的“殺傷-釋放”O(jiān)VA/TA-AgNPs復合涂層。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)大學生命學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，湖北大學楊世輝教授和王霞副教授在實驗和計算方面給予了支持與幫助。該研究工作受到國家自然科學基金、陜西省自然科學基礎研究計劃、省部共建生物催化與酶工程國家重點實驗室開放課題等項目的資助。

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