吉林大学等:通过主客体相互作用制备具有防雾、抗菌和快速自修复涂层
2025-03-20 13:35:39 作者:涂料驿站 来源:涂料驿站 分享至:

 

内窥镜、口罩、护目镜和其他医疗检测设备在现代医疗中扮演着至关重要的角色,它们不仅用于诊断和治疗,还确保医护人员的安全。然而,在手术或医疗过程中,由于温度或湿度的变化,镜片表面容易凝结雾滴,这可能会导致严重的医疗事故。迄今为止,已经开发了多种涉及超亲水性超疏水性两亲性表面的策略来减轻雾的影响。

除了雾化问题外,抗菌行为对于侵入式医疗检测设备至关重要,有助于避免潜在病原体的交叉感染风险。为了解决这一问题,人们尝试了多种方法来获得同时具有防雾抗菌性能的涂层,如功能聚合物接枝、纳米抗菌颗粒掺杂和季铵化策略。尽管这些方法在一定程度上有效,但由于在实际使用中容易受到外部机械损伤,在医疗检测设备上的应用仍然受到严重限制。因此,赋予医疗检测设备表面自修复特性,以降低维护成本并延长设备使用寿命,变得尤为重要。目前,已经有多种自修复策略被广泛研究,包括二硫交换反应、氢键、微胶囊、Diels-Alder反应、π-π堆叠以及主客体相互作用等。其中,主客体自修复策略因其效率高、选择性强、无需外界刺激、多功能集成、适用于多种应用领域等特点而备受关注。大环分子环糊精(CD)具有外缘亲水和内腔疏水的独特结构,能够选择性识别和结合客体分子。当涂层表面被划伤或损坏时,主客体大分子通过重新识别机制自动修复划痕。然而,目前基于主客体自修复策略的具有防雾和抗菌性能的多功能涂层很少被报道。

近期,吉林大学任露泉院士团队赵杰/田为军教授、广东美的厨房电器制造有限公司、乔治亚南方大学成功制备了一种具有优异防雾、抗菌和快速自修复性能的半互穿聚合物网络(SIPN)涂层

以疏水-亲水平衡共聚物为主链,主客体包合物(HGICs)为交联剂制得SIPN涂层。

该涂层在-20°C~85°C范围内具有良好的防雾性能,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性高达98%。该SIPN涂层在20s内自修复率超过92%,明显优于传统自修复系统。在不同溶液(PBS和pH值为4、7和9的水溶液)中浸泡1小时、经过1000次磨损和100次弯曲循环后,该涂层仍保持良好的防雾性能,表现出优异的稳定性。此外,该涂层表面对红细胞和L929成纤维细胞还具有良好的生物相容性。因此,这种多功能涂层在医疗检测设备领域具有广阔的应用前景。

 

 

涂层制备示意图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

通过主客体相互作用制备具有防雾、抗菌和快速自修复性能SIPN涂层示意图。

 

 

防雾试验

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(A)场景1:模拟呼吸产生的热蒸汽;(B)场景2:模拟从室外(−18℃)进入室内(25℃);(C)护目镜和(D)防护口罩在热蒸汽条件下的防雾试验;(E)护目镜和(F)防护口罩从寒冷的室外进入温暖房间时示意图;(G)S-Q-5涂层宏观透光率;(H)口腔内窥镜防雾描述;(I)裸玻璃玻片和样品在热蒸汽(85℃)和冷雾(−20℃)条件下的平均透光率值;(J)SIPN涂层防雾机理。


 

 

抗菌机理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SIPN涂层抗菌机理示意图。


 

数据来源与出处

 

相关研究成果以“Surprisingly fast self-healing coatings with anti-fog and antimicrobial activities via host-guest interaction”为标题发表在《Journal of Colloid and Interface Science》上。

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