Regemat 3D打印生物表面活性剂用于预防有机硅感染
生产医疗设备的常见材料有机硅（聚二甲基硅氧烷，PDMS），可能是医疗器械相关感染这一普发问题的根源，因为PDMS的非生物表面容易发生微生物定植和生物膜发育，使得生物膜细菌能够共享营养物质和DNA，帮助细菌存活并增加抗生素耐受性。
2023年10月发表于《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》的这篇文章，作者使用壳聚糖（chitosan）、表面活性素（Surfactin）、槐脂（Sophorolipids）和透明质酸（Hyaluronic acid）作为原材料，开发一种可以用于包被PDMS的新型抗菌材料，从而降低PDMS的表面细菌附着、繁殖形成生物膜，并最终减少医疗器械引起的感染。
壳聚糖是一种被深入研究的抗菌聚合物，可破坏细菌细胞膜、抑制生长并杀死细菌；同时可形成亲水性聚合物三维网络的水凝胶，用于存储并随着时间逐渐释放生物活性物质。为了增强壳聚糖的抗菌作用，研究人员在壳聚糖中添加如抗生素、金属、酶、带电有机化合物、抗菌肽和生物表面活性剂等成分。在本文中作者尝试了三种材料——表面活性素（Surfactin）、槐脂（Sophorolipids）和透明质酸（Hyaluronic acid），其中表面活性素和槐脂是表面活性剂，破坏细菌细胞膜的方式杀死细菌；透明质酸也有一定的抗菌作用。
实验方法
• 第一步，单独验证实验，表明槐脂的抗菌效果优于表面活性素，选择槐脂作为原材料与壳聚糖共同制作抗菌材料。
• 第二步，壳聚糖的浓度影响抗菌效果，选择2%-2.5%的壳聚糖作为原材料。
• 第三步，制作壳聚糖(Ch)、壳聚糖-槐脂复合物(ChSLs）、壳聚糖-透明质酸复合物(HA-Ch)、壳聚糖-槐脂-透明质酸复合物(HA-ChSLs），并利用西班牙REGEMAT 3D公司的Bio V1 3D生物打印机将上述候选物质在PDMS材料上打印成20mm*20mm，且具有1*1mm小孔的特殊结构，并进一步验证其抗菌活性。（图1）
图1 利用REGEMAT 3D打印机打印图层。3D打印涂层示意图（左）。最终 3D 打印涂层效果（右）：20×20 mm区域，1×1mm孔径和 0.5 mm高度；比例尺：5mm
实验结果：
作者测试了材料的吸收光谱和疏水性等特性，进一步利用细菌培养的方式检测了4种材料的抗菌性。结果表明，壳聚糖-槐脂复合物(ChSLs)表现出了最强的抗菌效果，与对照组（PDMS无包被）相比，细菌抑制率达到61%（图2）。同时，各种材料具有优秀的生物组织相容性，可以作为潜在的生物材料。
图2.不同生物材料样本对浮游在液体中（A）和附着在材料上（B）的金黄色葡萄球菌对的抑制作用。PDMS （对照组，C+）、Ch 涂层、ChSL涂层、HA-Ch 涂层和 HA-ChSL图层。B1-B5，附着的金黄色葡萄球菌的生物膜示意图；比例尺：30μm
结论
壳聚糖作为PDMS抗菌包被材料，在与槐脂加工后形成新的复合材料，具有更强的抗菌效果和优秀的组织相容性，成为潜在的生物医疗器械备选材料。
更多资讯请访问文献全文链接：https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2023.113486
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