西工大刘国强教授《Chem. Eng. J.》：具有快速光热灭菌和强抗细胞黏附性的超润滑硅橡胶弹性体

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生物医用材料（Biomaterials）在上世纪50年代仅被定义为“用于医疗器械的材料”。现如今，它的定义已变的非常广泛，任何与生命系统有相互作用的修饰物质都被可以定义为生物材料。生物医疗导管，如血管内造影导管和泌尿系统管，已被广泛用于在医疗过程中不可避免的液体、气体以及药物传输。凭借无毒、生物惰性等优点，有机硅弹性体作为一种重要的原材料被广泛应用于医用导管的生产。作为一类硅橡胶，PDMS是一类常用的医用导管材料，其具有良好的柔韧性、惰性和耐久性这些精细导管和其他生物医学应用所必需的优良性质。但PDMS表面疏水性和黏附性较强，在水基环境中表面润滑性能欠佳，在体内介入使用中易造成软组织损伤，引起感染和血栓。基于此，通过对有机硅弹性体的表面或内部进行修饰或材料设计，可提高硅橡胶材料的润滑、抗菌及抗黏附等性能，以满足临床对医用导管多方位的性能需求。

近期西北工业大学刘国强教授课题组开发了一种具有快速光热灭菌和强抗细胞黏附性的超润滑硅橡胶弹性体，研究成果以题“Super-Lubricating Hybrid Elastomer with Rapid Photothermal Sterilization and Strong Anti-Cell Adhesion”发表于Chemical Engineering Journal, 2022, 434, 134763。该材料的制备策略是通过有机/无机混合与表面该新的组合，同时赋予硅弹性体光热响应性能与润滑功能性表面。首先，将具有强光热效应的四氧化三铁纳米颗粒嵌入硅橡胶基底并固化，赋予材料光热响应性能。然后通过表面自由基聚合将具有水润滑与抗黏附功能的聚合物接枝在硅橡胶基底表面上，实现材料表面的水和润滑与抗黏附功能。展望未来，基于此类多功能硅橡胶材料的医用导管将显示其在润滑减轻导管插拔疼痛、抗组织粘连和高效灭菌方面的优点。近年来，该课题组在功能水合润滑材料领域做了一系列研究工作，受邀以题“Polymer-based lubricating materials for functional hydration lubrication”在Chemical Engineering Journal, 2022, 429, 132324上，系统阐述了围绕水合润滑的机理研究、材料设计及功能应用等。

图1. 具有快速光热灭菌和强抗细胞黏附性的超润滑硅橡胶弹性体

图2. 硅橡胶弹性体制备与表面修饰

图3. 修饰后硅橡胶弹性体表面形貌与物理性质的变化

图4. 修饰后的硅橡胶弹性体在空气环境中的光热效应

图5. 修饰后的硅橡胶弹性体在水环境中的光热效应

图6. 修饰后的硅橡胶弹性体具有快速光热杀菌功能

图7. 修饰后的硅橡胶弹性体具有优异的水合润滑性能

图8. 修饰后的硅橡胶弹性体具有良好的生物相容性与明显的抗细胞黏附性

论文第一作者为西北工业大学材料学院赵楠博士，通讯作者为西北工业大学材料学院刘国强教授。研究得到了国家自然科学基金、省部级基金等的资助。

原文链接：

Nan Zhao, Xiaohua Gao, Zhuo Chen, Yang Feng, Guoqiang Liu, Feng Zhou, Weimin Liu. Super-lubricating hybrid elastomer with rapid photothermal sterilization and strong anti-cell adhesion. 2022, 434, 134763.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722002704?dgcid=author

作者简介：

刘国强，西北工业大学教授，博导，2009年和2012年获得湖北大学本科和硕士学位，2015年获得中国科学院大学博士学位，导师刘维民院士和周峰教授，于2015年9月开始在香港理工大学郑子剑教授课题组开展博士后研究，于2019年加入西北工业大学材料学院，入选翱翔海外学者计划和陕西省高层次人才青年项目，以第一或通讯作者已在Chem. Rev., Adv. Mater., Small, Adv. Mater. Technol., Chem. Eng. J., ACS Macro Lett., Chem. Commun., ACS Appl. Mater. Interfaces等国际期刊上发表SCI论文30余篇。主要研究方向包括聚合物基功能润滑材料、仿生和生物润滑材料、表面纳米图案化和三维纳米制造等。

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