Y型三嵌段共聚物的设计与合成及其在增强聚氯乙烯（PVC）塑料抗生物污染性能中的应用

　　为解决医用PVC材料因表面疏水性导致的生物污染问题，研究人员设计合成了一种兼具污损释放（PF）和污损抵抗（PG）功能的Y型三嵌段共聚物Y-PCL-PF-PG，并通过与线性结构对比发现其拓扑结构显著提升抗蛋白吸附、细菌粘附和血小板粘附性能，为高性能医用塑料开发提供新思路。

　　

医用聚氯乙烯（PVC）材料因成本低、机械性能优异被广泛应用于导管、血袋等场景，但其强疏水性易引发蛋白质、细菌和血小板粘附，导致血栓、感染等问题。传统改性方法如添加亲水聚合物存在添加剂渗漏缺陷，而现有抗污策略多局限于单一功能或简单线性结构，未能充分发挥多功能嵌段协同效应和拓扑结构优势。针对这一挑战，中国研究人员通过创新设计Y型拓扑结构的三嵌段共聚物Y-PCL-PF-PG，将污损释放的低表面能聚六氟丁基丙烯酸酯（PF）、污损抵抗的亲水聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PG）与PVC相容的聚己内酯（PCL）嵌段有机结合，系统探究了化学组成与拓扑结构对材料性能的影响。

研究团队采用多步合成策略：首先制备含羟基、二硫酯基和α-溴异丁酰胺基的三功能引发剂BHBCP，依次通过ε-己内酯（ε-CL）开环聚合（ROP）、六氟丁基丙烯酸酯（FA）可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）和乙二醇甲基丙烯酸酯（GMA）原子转移自由基聚合（ATRP）构建Y型结构。同步合成线性对照物L-PCL-PF-PG、PCL-PF和PCL-PG，通过差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）和力学测试证实共混PVC薄膜保持优异热机械性能。

抗生物污染性能评估显示：含PF与PG双功能嵌段的薄膜抗污性能显著优于单一功能薄膜，证实协同效应。其中Y型结构因能形成更致密界面层，其蛋白吸附量较线性对照降低38%，金黄色葡萄球菌粘附减少52%，血小板粘附抑制率达89%，凸显拓扑结构的关键作用。热力学性能研究表明所有共混薄膜玻璃化转变温度稳定在80-85°C，热分解温度超过250°C，断裂伸长率维持在200%以上，满足医用要求。

该研究突破性地证实：通过精确设计嵌段化学组成与Y型拓扑结构，可协同提升PVC材料的动态污损释放与静态污损抵抗能力。其创新性体现在三方面：首次在PVC基体中引入多功能Y型拓扑共聚物；阐明拓扑结构通过影响界面层密度增强抗污性能的机制；为开发长效稳定的医用抗污塑料提供普适性设计范式。论文发表于《European Polymer Journal》，不仅为PVC材料在血液接触器械、植入装置等场景的应用扫清生物污染障碍，更为其他功能高分子材料的拓扑工程化设计提供重要参考。