膨胀有机硅的润滑动力学,以限制长期污染和微生物生物膜。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:31
文章英文标题
Lubrication dynamics of swollen silicones to limit long term fouling and microbial biofilms.
正文
医疗器械上的细菌污染和生物膜形成仍然是一个代价高昂和严重的医疗问题。有机硅(聚二甲基硅氧烷,PDMS )弹性体是常见的生物材料,但易受细菌表面污染和生物膜生长的影响。‘自润滑’PDMS弹性体( iPDMS )具有大大降低细胞附着、生物膜形成和感染速率的潜力。浸泡在PDMS油中的交联PDMS弹性体溶胀至平衡浓度形成溶胀网络,再通过共融作用形成表面液层。在此,我们测定了润滑剂的溶胀和聚合动力学与时间、粘度( 1.5 ~ 10cSt )和交联密度的关系,以优化表面润滑层的形成和抗污染能力。采用光学轮廓术和原子力显微镜( AFM )原位测量了平面和微织构表面的润滑剂层厚度随时间和溶胀比的变化,其范围为0.1 ~ 1μm,并随时间的延长而不断增加。我们表明,这种连续的产生很可能是由于弹性体网络的逐步、动态重组所致。( 10 cSt ) iPDMS在流动培养生物反应器中对铜绿假单胞菌的长期抗污染性能进行了测试,30 d后iPDMS的细菌密度比传统PDMS弹性体降低了103 ~ 104个。这种长期的性能和非特异性的活动使它们非常适合于生物医学设备,如尿管。
文章内容(英文)
Bacterial contamination and biofilm formation on medical devices remain a costly and serious healthcare problem. Silicone (polydimethylsiloxane, PDMS) elastomers are common biomaterials but are susceptible to bacterial surface contamination and biofilm growth. 'Self-lubricated' PDMS elastomers (iPDMS) have the potential to greatly reduce rates of cell attachment, biofilm formation and infection. Cross-linked PDMS elastomers immersed in PDMS oil swell to an equilibrium concentration to form a swollen network, and then form a surface liquid layer through syneresis. Herein we have measured the swelling and syneresis kinetics as a function of time, viscosity (1.5 to 10 cSt), and cross-linking density to optimize the surface lubricant layer formation, and resistance to biofouling. The lubricant layer thickness was measured in situ (optical profilometry and AFM) for flat and micro-textured surfaces, as a function of time and swelling ratio, to be in a range from 0.1 to 1 μm, and continuously increases with time. We show this continuous generation is likely due to a gradual, dynamic re-structuring of the elastomer network. Long term antifouling properties of (10 cSt) iPDMS were tested for Pseudomonas aeruginosa growth in a flow culture bioreactor, and after 30 d showed a 103 to 104 reduction of bacterial cell density for iPDMS compared to conventional PDMS elastomers. This long term performance and non-specific activity makes them highly suitable for biomedical devices, such as urinary catheters.
来源出处
Journal|[J]Langmuir2020.
DOI
https://doi.org/10.1039/D0SM01039A

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