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1、医用涤纶材料表面类金刚石涂层的表面 自由能参数对细菌黏附的影响* 王进潘长江李鹏冷永祥陈俊英万国江 杨苹孙鸿黄楠 (西南交通大学 材料科学与工程学院,成都6 1 0 0 3 1 ) 摘要采用乙炔等离子体浸没离子注入与沉积技术( P I I I - D )在医用涤纶缝合环材料表面沉积了一层类金刚石 ( D L C )薄 膜。细 菌 黏 附 实 验 的 结 果 证 明 沉 积 了 类 金 刚 石 薄 膜 后 的 表 面 对 五 种 细 菌-金 黄 色 葡 萄 球 菌 ( S t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ,S A) 、表皮葡萄球菌( S t a p h
2、y l o c o c c u se p i d e r mi d i s ,S E ) 、大肠杆菌( E s c h e r i c h i ac o l i ,E C ) 、 绿浓杆菌( P s e u d o mo n a sa e r u g i n o s a ,P A)和白色念珠菌( C a n d i d aa l b i c a n s ,C A)的 黏 附 均 有 明 显 的 减 少( P0 , 因此细菌对D L C表面黏附过程难于发生,即使黏附也是可逆的。 关键词细菌黏附黏附自由能类金刚石薄膜涤纶 T h eE f f e c t o f S u r f a c eF r
3、e eE n e r g yP a r a me t e r s o f D i a mo n d - l i k eC a r b o n F i l ms D e p o s i t e do nMe d i c a l P o l y e t h y l e n eT e r e p h t h a l a t e o nB a c t e r i a l A d h e s i o n Wa n gJ i n P a nC h a n g j i a n g L i P e n g L e n gY o n g x i a n g C h e nJ u n y i n g Wa nG
4、u o j i a n g Y a n gP i n g S u nHo n g Hu a n gN a n ( S c h o o l o fMa t e r i a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,S o u t h we s t J i a o t o n gUn i v e r s i t y ,C h e n g d u 6 1 0 0 3 1 , C h i n a ) A b s t r a c t D i a mo n d - l i k ec a r b o n( D L C )f i l mswe r ed e p o
5、 s i t e db ya c e t y l e n ep l a s mai mme r s i o ni o ni mp l a n t a t i o n - d e p o s i t i o n( P I I I - D)o nb i o me d i c a lp o l y e t h y l e n et e r e p h t h a l a t e( P E T) .T h ec a p a c i t i e so fS t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ( S A) ,S t a p h y l o c o c c u se
6、p i d e r mi d i s( S E) ,E s c h e r i c h i ac o l i( E C) ,P s e u d o mo n a sa e r u g i n o s a( P A)a n dC a n d i d a a l b i c a n s( C A)f o ra d h e s i o nt oP E T sa r eq u a n t i t a t i v e l yd e t e r mi n e db yt h ep l a t ec o u n t i n ga n dG a mma - r a yc o u n t i n g o f 1
7、 2 5 I r a d i ol a b e l e db a c t e r i ai nv i t r o .T h er e s u l t si n d i c a t et h a t t h ec a p a c i t i e so f f i v et y p e so f b a c t e r i af o r a d h e s i o n t oP E T sa r ea l l s u p p r e s s e db yC2H2P I I I - D( P0则不利于反应( 过程)的发 生。从表2可以看出,五种细菌对涤纶表面的黏附自 由能均为负,这表明细菌对涤纶表面
8、的黏附是一个 自发过程,因此细菌黏附浓度高(见图2结果) 。而细 菌对改性P E T的D L C膜表面的黏附自由能为正, 黏附过程难于发生,即使黏附也是可逆的,因此,细 菌在D L C涂层的黏附浓度显著降低。因此,我们认 为:利用热力学理论建立的黏附功函数可以计算出 细菌与材料表面的黏附自由能,在我们所研究的体 系中,细菌与材料之间的静电作用不是主导作用,因 此,在材料学因素中黏附自由能作为细菌对材料黏 附的主要判据,可以有效地解释材料改性表面的抗 菌性。 4 结论 利用等离子体浸没离子注入技术在医用涤纶材 料表面沉积了一层类金刚石薄膜,改性材料表面对 五种细菌的黏附有明显的抑制作用。Z e
9、t a测试结果 证明材料与五种细菌表面之间的静电作用均为排斥 作用,因此影响碳膜对细菌黏附的物理化学因素主 要为材料表面与细菌间的亲疏水相互作用, 5种细 菌与碳膜表面的黏附自由能 F a d h0的结果证明: 细菌对碳膜的黏附基于能量的角度是不利于黏附过 程的进行。 参考文献 1Hu a n g YC ,Z h a n g E Y,S h iYK,e ta l .S t u d y o fb a c t e r i a l a d h e s i o n t o p r o t h e t i c v a l v e ma t e r i a l s i n v i t r o . J o
10、u r n a lo f B i o me d i c a l E n g i n e e r i n g ,1 9 9 9 ;1 6 ( 4 ) :4 0 6 黄云超,张尔永,石 应康等.人工心脏瓣膜材料细菌黏附的体外实验.生物医学工 程学杂志,1 9 9 9 ;1 6 ( 4 ) :4 0 6 2T h r e l k e l dMG,C o b b sC G.I n f e c t i o u sd i s o r d e r so fp r o s t h e t i c v a l v e sa n di n t r a v a s c u l a r d e v i c e s .
11、I n :Ma n d e l l G L ,D o u g l a s R G, B e n n e t tJ ,e d s .P r i n c i p l e sa n dP r a c t i c eo fI n f e c t i o u sD i s e a s e . Ne wYo r k :C h u r c h i l l L i v i n g s t o nI n c ,1 9 9 4 :7 8 3 3Na y l o rP T ,My r v i kQN,G r i s t i n aAG.An t i b i o t i cr e s i s t a n c eo f
12、 b i o ma t e r i a l - a d h e r e n tc o a g u l a s e - n e g a t i v ea n dc o a g u l a s e - p o s i t i v e s t a p h y l o c o c c i .C l i nOr t h o pR e l a t e dR e s e a r c h ,1 9 9 0 ,2 6 1 :1 2 6 4S c h n e i d e r R P . C o n d i t i o n i n g f i l m- i n d u c e d mo d i f i c a t
13、i o n o f s u b s t r a t u mp h y s i c o c h e mi s t r y - a n a l y s i s b y c o n t a c t a n g l e s . J o u r n a l o f C o l l o i dI n t e r f a c eS c i e n c e ,1 9 9 6 ;1 8 2 : 2 0 4 5Wa n g J , P a n C J , Kwo k S C H, e ta l . C h a r a c t e r i s t i c s a n d An t i c o a g u l a t
14、 i o nb e h a v i o ro f p o l y e t h y l e n et e r e p h t h a l a t emo d i f i e d b yC2H2p l a s mai mme r s i o ni o ni mp l a n t a t i o n- d e p o s i t i o n .J o u r n a l o f Va c u u m S c i e n c e2 2 ( 1 ) :1 7 1 6B u s s c h e r HJ , We e r k a mp AH, Va n D e r Me iHC , e ta l . Me
15、 a s u r e me n t o f t h es u r f a c ef r e ee n e r g yo f b a c t e r i a l c e l l s u r f a c e s a n d i t s r e l e v a n c e f o r a d h e s i o n , Ap p l i e d E n v i r o n me n t a l Mi c r o b i o l o g y ,1 9 8 4 ;4 8 ( 5 ) :9 8 0 7Ho l l a n d e rA.Ont h es e l e c t i o no f t e s t
16、 l i q u i d sf o rt h ee v a l u a t i o n o fa c i d - b a s e p r o p e r t i e s o fs o l i d s u r f a c e s b y c o n t a c ta n g l e g o n i o me t r y .J o u r n a l o f C o l l o i dI n t e r f a c e S c i e n c e ,1 9 9 5 ;1 6 9( 2 ) :4 9 3 8Va nOs sC J ,G i e s eR F ,WuW.Ont h ep r e d o
17、 mi n a n te l e c t r o n - d o n i c i t yo f p o l a rs o l i ds u r f a c e s .J o u r n a l o f Ad h e s i o n ,1 9 9 7 ;6 3 ( 1 - 3 ) :7 1 (收稿: 2 0 0 3 - 1 2 - 2 6 修回: 2 0 0 4 - 0 3 - 2 2 ) 543 第2期王进等。 = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 医用涤纶材料表面类金刚石涂层的表面自由能参数对细菌黏附的影响