含氟抗菌材料的制备及其表面性质的研究

【摘要】细菌等有害微生物给人类在众多领域带来严重危害，尤其在医疗卫生领域。始于医疗设备表面的细菌黏附所引起的细菌感染问题很严重，很多研究表明细菌等微生物黏附与材料表面进而形成生物膜，是细菌等微生物污染的关键所在。因此，认识细菌与材料表面间的相互作用，阻止细菌在表面的粘附尤为重要。为了有效防治细菌等微生物的污染和侵害，使用抗菌材料已成为一种迫切的需求和选择。含氟材料具有耐候性强、表面能低、耐摩擦等优异性能，广泛应用于各种功能材料领域。在抗菌材料领域内，当前关于含氟抗菌材料的研究尚少，尤其是含氟抗菌材料的表面结构对其抗菌性能的影响方面。因此，研究氟化抗菌聚合物的分子结构、材料表面结构与材料表面抗菌性能的关系，对于理清氟化抗菌聚合物的抗菌机制，优化抗菌高分子材料的分子结构，提升材料的抗菌效力，对研制持久高效、稳定的抗菌自清洁涂层材料有着重要的指导意义。本文合成了普通抗菌聚合物及含氟抗菌聚合物，使用FT-IR、NMR、GPC、XPS及表面能等手段表征聚合物结构及其表面性能。采用抑菌圈法、光密度法（OD600）、菌落计数法研究了不同聚合物的抗菌性能。利用扫描电镜（SEM）观察了样品表面的细菌黏附情况。并关联抗菌聚合物样品的表面性质与抗菌性能，得到如下结论：（1）以对氯甲基苯乙烯、环丙沙星（CF）为原料合成可聚合的抗菌性新单体（BCF），再结合甲基丙酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸-2-全氟辛基乙酯（FMA）合成了BCF类抗菌聚合物。考察了BCF类抗菌聚合物的表面性质及抗菌性能，发现当BCF类含氟抗菌聚合物中抗菌组分≥4.9mol%(11.0wt%)时，聚合物拥有高效杀菌性（杀菌率>99%）及抗细菌黏附性（阻止生物膜的形成）。（2）采用点击化学合成了GMA(-CF)及HEMA(-CF)两类含氟抗菌聚合物。同样对抗菌聚合物的组成、表面性质及抗菌性能进行研究，发现GMA(-CF)类抗菌聚合物中抗菌组分在4.0mol%（约9.8wt%）以上时均具有优异的杀菌性能（>99.5%）；发现聚合物中氟含量的增加，表面能越低及表面黏附的细菌越来越少（GM12F12表面能降至7.4mN/m，且几乎无细菌黏附），防止生物膜的形成。研究结果表明，含氟抗菌材料的抗菌机理可认为是：含氟单元引入后，材料真实环境材料下表面重构能力变强。在实际环境下含氟抗菌材料表面具备足量的抗菌基团及氟元素，保证了抗菌材料表面的高效杀菌性及阻止生物膜形成。
【作者】韩志远；
【导师】倪华钢；
【作者基本信息】浙江理工大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】环丙沙星；合成；含氟聚合物；表面性质；抗菌性能；

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