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抗生素的滥用导致细菌的耐药性不断增强,由于耐药菌感染导致的死亡人数每年超过70万。因此,开发具有优异抗药性的新型抗菌材料迫在眉睫。阳离子抗菌剂是一种基于膜破坏机理的抗菌剂,这种物理杀菌的作用机制不会诱导基因突变引起细菌的耐药性。其中聚离子液体是阳离子抗菌剂的一种,兼具离子液体的结构设计性和聚合物的性质。可以通过对阴或阳离子的设计与组合,对聚离子液体进行分子结构设计,合成多种不同结构和功能的聚离子液体,在抗菌领域具有广泛的应用前景。阳离子抗菌剂的抗菌性能影响因素很复杂,研究发现阳离子抗菌剂的烷基链和电荷密度,都是在表/界面处发挥抗菌作用,所以研究抗菌材料的表/界面性质显得尤为重要。目前很多技术无法专门研究材料最表层的结构信息,和频振动光谱(SFG)作为一种基于二阶非线性光学原理的研究技术,具有很好的表/界面选择性和灵敏性,可以用来研究准单分子层信息,已发展成为一种原位探究材料表/界面性质的有力手段。聚离子液体刷可以很好的实现材料表面抗菌功能化,所以本文以聚离子液体刷为基础,研究了聚离子液体刷表/界面结构对抗菌性能的影响。通过对硅基底官能化在其表面引入-Br引发剂,用ARGET ATRP法合成了可控性良好的Si-PDMAEMA分子刷;然后将Si-PDMAEMA与溴代烷进行季铵化反应,制备了四种具有不同烷基侧链长度的季铵盐型聚离子液体刷PIL-C4,PIL-C8,PIL-C12,PIL-C16。利用SFG在原位环境下研究了季铵盐型聚离子液体刷的表/界面结构对抗菌性能的影响。得出的主要结论有:(1)季铵盐型聚离子液体刷的抗菌性能受烷基链长度影响较大,聚离子液体刷的抗菌性能随着烷基侧链增长而增高,在相同时间内带有不同烷基侧链的聚离子液体刷的抗菌率为PIL-C4>PIL-C8>PIL-C12>PIL-C16。(2)SFG研究发现在PBS环境中,PIL-C4界面的烷基链信号相对于水分子信号强度较强;而PIL-C16的烷基链信号相对于水分子信号强度较弱。这是因为在PBS中PIL-C4的界面处烷基侧链和N+同时存在。N+吸引细菌到刷表面,烷基链直接破坏细菌的细胞膜杀灭细菌,所以PIL-C4抗菌速率最高。PIL-C16由于疏水作用强,柔性大,烷基链会运动到本体中,将更多的N+暴露在界面处,当细菌被吸引到材料界面处,烷基链需要一定时间才能运动到界面上方杀死细菌,所以PIL-C16抗菌速率最慢。(3)通过TBAF的剪切作用调控硅片的引发剂密度,制备了一系列不同接枝密度的PIL-C4,发现接枝密度越低抗菌性能越差。SFG分析表明随接枝密度的降低PIL-C4的O-H伸缩振动峰强度相对于CH3的伸缩振动峰增加,说明在接枝密度低的聚离子液体刷的界面处N+占主导;3200和3400 cm-1处的峰向高波数移动,说明接枝密度低的PIL-C4与水分子之间的氢键变弱。此外,传统的抗菌材料在有效杀死细菌的同时,表面还容易粘附细菌,导致表面有效官能团被覆盖,使材料不仅丧失抗菌性能还会造成严重的二次污染。所以本文利用自由基聚合制备了 一种含羟基的两亲性聚合物P(ILC4-PEGMA-HEMA),将其与异氰酸酯反应,制得了具有抗菌和抗蛋白吸附性能的聚氨酯涂层。利用SFG原位观察了涂层表/界面的结构变化,探究了PEGMA抗蛋白吸附的原理。论文的主要结论有:(1)SFG原位检测发现,在空气环境中聚氨酯共聚物涂层表面的疏水性甲氧基端基会偏析到涂层表面。在PBS环境中,聚氨酯共聚物涂层的界面处也显示出良好的PEGMA有序性。PEGMA的醚氧原子可以与周围的水分子形成强氢键和弱氢键,在涂层界面形成紧密结合的水化层,阻止蛋白质与基底直接接触,所以PEGMA含量越高,涂层的抗蛋白吸附性能越好。但PEGMA含量过高时,PEGMA就会掩盖ILC4,大大降低了涂层的杀菌率。(2)得到的聚氨酯涂层通过用PBS缓冲溶液简单冲洗就可以去除表面粘附的细菌和蛋白,实现了聚氨酯涂层循环抗菌。PEGMA含量为55.8%的聚氨酯涂层循环使用5次后抗菌率仍能达到85%左右。