[01358953]P（FPOSS-MMA-DMAEMA）三元共聚构建新型抗菌抗黏附人工晶状体材料的研究

白内障术后残余人晶状体上皮细胞在人工晶状体表面的黏附和不均匀成长引起后发性白内障（PCO）,手术过程中同样会将细菌、真菌等致病菌带入眼内,引发眼内炎的并发症。本项目通过材料学的方法对人工晶状体的表面性质进行功能化改性,在本体材料改性和表面修饰两方面进行了探索,从而抑制PCO和眼内炎症的发生。通过自由基共聚合的方法将生物相容性良好的多聚倍半硅氧烷（POSS）、具有杀菌功能的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEMA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）复合,得到了一系列共聚物本体材料和表面修饰涂层材料。通过对合成条件的调整,实现了仿荷叶的微纳复合结构和超疏水的表面性质,这种超疏水的表面特性对人工晶状体上皮细胞（HLECs）、蛋白质和细菌均具有优良的抗黏附性能,通过复合季铵盐组分实现了材料表面优越的抗菌功能化。制备的具有抗黏附和杀菌功能的新型人工晶状体植入新西兰大白兔眼内,初步的体内研究发现,改性后的人工晶状体材料实现了优异的抗菌和抗黏附性能,证实这种仿生的界面材料在人工晶状体改性方面具有较高的优越性。通过自由基共聚合的方法合成了PMMA-POSS的共聚物材料,制成的人工晶状体本体材料疏水性得到增强,体外的细胞实验表明促进了人工晶状体上皮细胞（HLECs）的均匀性黏附。通过自由基共聚合的方法将磷酸胆碱（MPC）、DMAEMA和多巴胺修饰的甲基丙烯酰胺（DMA）共聚合,获得了自交联的人工晶状体表面涂层材料,能够高效杀灭细菌和释放细菌尸体,抑制细菌生物膜的形成。通过表面引发可逆加成-断裂链转移（RAFT）的方法在人工晶状体表面构建了p（MA POSS-co-DMAEMA+）的聚合物刷,获得了较高亲水性和粗糙度的功能化表面,能够抑制HLECs的黏附和高效杀灭细菌。通过RAFT技术在人工晶状体表面构建了p （MPC-co- DMAEMA+）的涂层材料,接触角和原子力显微镜等测试方法证实表面的亲水性,对HLECs、蛋白质和细菌均具有良好的抗黏附效果,能够高效杀菌和长效抑制生物膜的发展。通过本项目的研究,获得了一系列针对PCO和眼内炎的材料学修饰方法,为人工晶状体材料表面修饰的调控提供坚实的技术基础。 在实验过程中考虑到成本和合成步骤的问题,我们将 FPOSS 替换为 Vinyl POSS 和含氟的 HFMA 进行合成反应。另外,针对材料影响 PCO 发展的机制研究还不够深入,体内实验的研究也面临更多的影响因素,因此本项目后续的研究将开展更长时间的体内实验研究。并且通过更多材料学的设计实现对 HLECs 黏附的可控性,保持材料透光率的同时,实现材料良好的生物相容性和抗黏附性能。 此外通过引入光响应、微环境响应性组分到材料表面,构建智能可控的抗黏附抗菌表面,实现材料表面性质的可调控性。 经过四年时间的项目实施工作,发表 SCI 收录论文 17 篇,其中 IF＞3.0 的论文 15 篇,中科院一区论文 9 篇,top 期刊 8 篇,申请国家发明专利 6 项,参加学术会议 5 次,其中口头报告 4 次,并培养硕士研究生3名。基于本项目研究基础,项目负责人获批智能抗菌研究方向的国家自然基金面上项目 1 项：”高药物负载量、高效阻滞有机-无机杂化多层膜的细菌响应性释放机制和抗菌性能研究“（项目编号： 31771026）。这些成果为后续进一步深入开展新型抗黏附抗菌化人工晶状体材料的研究奠定了坚实的基础。