防止生物膜生长的聚合物经过了六个月的测试

慧正资讯：在聚氨酯中引入羧基甜菜碱基团可生成两性离子聚合物，这种材料可抵抗生物膜生长长达六个月。用这种聚合物制造医疗器械（如导管）可减少发生感染患者的人数。

当微生物降落在物体表面上时，自然会形成生物膜。微生物在嵌入细胞外聚合物基质的结构化群落中累积。大约80％的人类细菌感染涉及生物膜，其结构使其对抗生素具有高度的耐受性。

因此，许多研究小组正在开发微生物无法粘附的表面。2007年，美国华盛顿大学的Gang Cheng和他的同事证明两性离子聚合物可以抵抗生物膜生长10天后，这种令人兴奋的可能性出现了。两性离子聚合物通过在顶部形成水分层来抵抗细菌粘附，从而形成了物理障碍。但是，这些材料存在机械问题，因此无法在实际应用中使用。

现在在芝加哥的伊利诺伊大学，Cheng通过调整普通材料聚氨酯的防污性能解决了这一问题。 Cheng 说：“我们的策略是将羧基甜菜碱前体作为一种新成分掺入聚氨酯中，或替代聚氨酯合成中的一种成分。合成非常简单，反应物非常便宜。这种材料的另一个优点是可以通过注塑或其他传统的聚合物加工方法进行加工。”

羧基甜菜碱前体通过快速，自催化的水解作用产生防细菌的两性离子层，从而提供了防污性能。结合聚氨酯的可调节机械性能，该团队生产出了可以适应不同应用的表面。先前的研究评估了24小时内生物膜的生长，研究显示表面在最长两周内没有生长。Gang的小组将材料在富含营养的培养基中暴露于铜绿假单胞菌和表皮葡萄球菌的六个月，发现该物质完全阻止了生物膜的生长。

美国麻省理工学院的化学工程师Robert Langer表示：“六个月后生物膜的零形成确实令人印象深刻。该方法也易于使用。铜绿假单胞菌和表皮葡萄球菌与生物医学应用有关，因此，这些都是非常重要的结果。”

目前，患者不能使用同一根导尿管超过三个月，而更换它们可能会很痛苦。 Gang乐观地认为，这种新材料可能会使医疗器械的使用时间更长。“这种材料将大大降低与医疗设备相关的感染率。如果我们能够解决生物膜问题，则可以减轻患者的痛苦并挽救许多生命。我们还证明了这种材料可以延缓血液凝固，这意味着患者不必服用抗凝药即可预防医疗器械引起的血栓。”Gang补充道。该小组还建议将其作为船舶涂料中的防污成分在环境中的应用。

“这是潜在的重要贡献，因为几十年来防污表面的发展一直是微生物学和材料科学领域的圣杯。”《生物材料》杂志前主编，目前任职于美国维克森林再生医学研究所的David Williams说，“我们已经知道某些两性离子聚合物对生物膜形成的抵抗力，但这是这种性质首次被引入到工程聚合物中，例如这种聚氨酯。”

Gang的团队现在专注于调整材料并针对不同的应用进行测试。 “这项直接工作花了我们3年时间，这一目标建立在10年来的想法之上，我们也站在这一领域的先驱者身上。现在，我们已经几乎能解决这个长期存在的问题。”