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西工大尹大川/邓旭东团队《ACS AMI》:基于卵清蛋白和单宁酸的超稳定涂层用于高分子材料表面亲水改性和抗菌功能化

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2025-02-18 08:28

正文

近日, 西北工业大学生命学院 尹大川教授 邓旭东副教授 在生物医用高分子材料表面改性领域取得进展 ,相关研究成果以“Super stable coating based on ovalbumin and tannic acid for hydrophilic and antibacterial functionalization of polymer materials”为题发表于 ACS Applied Materials & Interfaces 上。

高分子材料的表面改性在生物医学实际应用中至关重要,它可以赋予材料高效、耐用和低感染风险、良好生物相容性等新特性,因此寻求一种简便、快速、反应条件温和且绿色的手段以实现优化的表面改性是该领域的迫切需求。单宁酸(TA)是一种天然多酚化合物,具有包括化学键配位、离子还原、抗菌、抗氧化、亲水等广泛功能。虽然TA可以通过各种物理/化学相互作用稳定地吸附在多种表面,但对于惰性的疏水高分子材料表面而言,TA的锚定能力较差。卵清蛋白(OVA)是蛋清中的主要蛋白质,分子量为44.5kDa,由385个氨基酸残基组成,其中约50%是疏水性的。TA和OVA可在室温下通过分子间相互作用形成稳定的复合物。

结果表明OVA与TA间以疏水作用和氢键作用为主,且该相互作用会诱导OVA发生构象变化,特别是β-折叠结构增多。通过分子间相互作用形成的OVA/TA复合材料具有良好的稳定性和抗氧化性能。其次,采用两步浸渍法在PU、PVC、PTFE、PS、PMMA五种疏水性高分子材料表面分别形成均匀的OVA/TA涂层,OVA/TA涂层具有优异的亲水性、稳定性,能够有效降低材料表面蛋白质的吸附和细菌的粘附。更重要的是,OVA/TA涂层具有良好的血液相容性,可以有效抵抗血液在人工血管内表面的污染。在OVA/TA涂层的基础上,利用TA和OVA的协同还原能力,引入银离子进行原位还原,形成OVA/TA-AgNPs“杀伤-释放”涂层,可杀死包括MRSA在内的多种细菌,并保持相对清洁的表面。此外,OVA/TA和OVA/TA-AgNPs涂层均具有良好的哺乳动物细胞相容性。基于这些发现,OVA/TA和OVA/TA-AgNPs涂层在聚合物生物材料的亲水、抗菌和生物相容性改性中具有实际应用价值,并且在各种类型基材的多功能表面改性中具有巨大潜力。

西北工业大学生命学院 王雪霆博士 为该论文的第一作者, 邓旭东副教授 尹大川教授 为共同通讯作者,湖北大学 杨世辉教授 王霞副教授 在实验和计算方面给予了支持与帮助。该研究工作受到国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室开放课题等项目的资助。







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