细菌所引发的院内感染,会造成发病率和病死率显著增加,同时带来其它相关性经济负担。细菌在医疗器械表面的粘附、增殖乃至形成生物膜,是引发院内感染的主要原因。生物材料表面的物理化学性质在与细菌相互作用的过程中发挥着重要作用,因此构建抗菌表面是应对生物材料相关感染的一种重要的策略。最近研究发现,细菌细胞外DNA(eDNA)在细菌对材料表面的粘附、定植以及生物膜的形成过程中起着至关重要的作用,以天然DNA酶(DNase)修饰材料表面,来防止细菌粘附和生物膜形成被证明是一种短时间(24 h)内有效的方法。因此,在本研究中利用铈离子络合物对DNA独特的催化分解的性质来模拟DNase的功效,在材料表面构建了模拟DNA酶。相比于DNase,这种模拟DNA酶不仅具有高效的抗菌活性,而且这种活性可以保持长久的稳定性。(1)采用紫外接枝法,在聚苯乙烯-b-(乙烯-co-丁二烯)-b-苯乙烯(SEBS)表面构建了一层具有生物活性的聚合物刷模拟酶。在本工作中所构建的独特聚合物刷模拟酶对eDNA分解是非常有利的,一方面是因为柔软的聚合物刷骨架便于铈离子与eDNA的接触,增强了模拟酶的催化活性;另一方面刷结构上大量的络合基团,增加了催化活性点。利用傅里叶红外光谱仪的衰减全反射(ATR)模式对样品表面官能团进行了分析,X-射线光电子能谱仪(XPS)对样品表面元素组成进行了测试,接触角测试仪对样品表面亲疏水性进行了测试,所有表征表明了聚合物刷模拟酶在材料表面的成功构建。以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌分别作为革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌模型,对材料表面的抗菌性能进行了评价。结果表明,聚合物刷模拟酶修饰的材料表面具有优异的长效抗细菌粘附性。(2)采用涂层涂覆法,在材料表面制备了一层具有生物活性的抗菌涂层(TA-Ce(IV))。在本工作中,单宁酸(TA)作为涂层的骨架直接与基底材料相粘结,铈离子一方面作为涂层形成的交联点,用于连接不同TA分子,以使涂层快速形成以及保持涂层的稳定,另一方面作为切割eDNA的生物活性酶来起作用。利用紫外分光光度计,对涂层的厚度变化随涂覆次数的增加进行了监测,结果表明涂层厚度随着涂覆次数的增加而增加。利用紫外分光光度计对涂层的稳定性进行了检测,证明在人体pH(pH=7)下涂层具有很好的稳定性。利用XPS对表面元素组成进行了分析,傅里叶红外光谱仪的衰减全反射(ATR)模式对样品表面官能团组成进行了分析,表征结果从分子水平证明了涂层的成功构建。以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌分别作为革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌模型,对材料表面的抗细菌粘附性进行了评价,结果表明TA-Ce(IV)涂层样品相对于未改性样品,48 h抗生物膜形成效率分别为~82.1%(金黄色葡萄球菌)和~84.1%(大肠杆菌)。