飞秒激光诱导弹性体表面亚微米形貌的抗生物污损性能

摘要： 抗菌涂层常用于弹性体表面以抑制细菌附着，但这类方法可能导致抗生素耐药性增加。表面微/纳纹理化作为被动降低细菌黏附的方法，近年来备受关注。本研究旨在评估飞秒激光诱导的亚微米拓扑结构在生物医用弹性体表面的抗生物污染功能。通过飞秒激光加工在不锈钢基底上制备了两种拓扑结构：高度规则的单尺度亚微米激光诱导周期性表面结构（LIPSS）和包含亚微米与微米级特征的多尺度结构（MS）。随后将这些拓扑结构复制到聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚氨酯（PU）弹性体上，评估其细菌滞留特性。亚微米纹理化的PDMS和PU表面在浸没条件下表现出长达100小时的长期疏水耐久性。PDMS和PU弹性体表面的LIPSS与MS拓扑结构均能显著减少（>89%）革兰氏阴性大肠杆菌的黏附，且其抗生物污染性能与润滑剂浸润表面相当。研究还阐明了纹理表面物理缺陷对细菌黏附行为的影响。本研究成果意义重大，因为通过复刻工艺可经济高效地生产聚合物生物医用组件，同时通过飞秒激光对相应复制母模进行表面改性可提升其生物相容性。