表面自适应两亲性甲基丙烯酸酯共聚物防污涂层的合成、表征与性能评估：面向生物医学应用的多功能解决方案

　　本研究针对生物医学领域（如组织工程、伤口愈合和医疗器械）中亲水和疏水表面防污涂层性能不可靠的难题，合成了由聚乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯和2-乙酰乙酰氧乙基甲基丙烯酸酯组成的无规共聚物P(OEGMA-co-AEMA)，通过Langmuir-Blodgett技术实现薄膜可控沉积。结构分析显示该涂层可通过相分离形成纳米结构域，并依据基底性质自适应调整取向，使细菌黏附减少达80%。这种表面自适应且高效防污的特性为生物医学环境提供了广谱适用的涂层解决方案。

　　

在生物医学领域中，生物污染（Biofouling）始终是一个棘手的问题。无论是在组织工程支架、伤口敷料，还是各类医疗器械表面，细菌、蛋白质或其他生物分子的非特异性吸附都会引发感染、炎症或设备功能障碍。尤其令人头疼的是，现有防污涂层往往只能在单一类型表面上起效——亲水涂层善于抵抗疏水表面的污染，但对亲水表面却束手无策；疏水涂层则正好相反。这种“表面依赖性”大大限制了防污材料的实际应用范围。因此，开发一种能够自适应不同表面化学性质、并在此之上形成高效防污屏障的涂层材料，成为该领域的一项重大挑战。

正是在这一背景下，Miriam Pe?a-Figueroa、Laura Saa、Aitziber L. Cortajarena、Alberto Alvarez-Fernandez、Ester Verde-Sesto和Armando Maestro等研究人员在《Journal of Colloid and Interface Science》上发表了一项创新研究。他们设计并合成了一类新型的两亲性无规共聚物，旨在通过其内在的分子自组装能力，在不同性质的基底上实现智能化的表面适应与防污保护。

为开展本研究，作者主要采用了以下关键技术：通过自由基聚合合成两亲性共聚物P(OEGMA-co-AEMA)；运用Langmuir–Blodgett技术在空气-水界面实现薄膜的可控制备与沉积；利用原子力显微镜（AFM）观察表面形貌与纳米结构；通过椭圆偏振仪（ellipsometry）测量薄膜厚度与光学性质；采用粘附力映射（adhesion force mapping）分析表面化学分布；并通过细菌黏附实验评价防污性能。

Structural analysis using atomic force microscopy, ellipsometry, and adhesion force mapping showed that the copolymers self-assembled into nanostructured domains due to phase segregation between hydrophilic and hydrophobic segments.

通过原子力显微镜、椭圆偏振仪和粘附力映射的结构分析表明，由于亲水链段与疏水链段之间的相分离行为，共聚物可自组装形成纳米结构域。这些域的结构排列并非随机，而是强烈依赖于下层基底的化学性质：在亲水表面上，亲水性的OEGMA链段倾向于朝向界面排列；而在疏水表面上，疏水性的AEMA链段则更靠近基底。这种因底物而异的取向行为使得涂层能够实现均匀的覆盖，并形成与表面化学特性相适应的形貌特征。

The orientation of these domains was influenced by the underlying substrate: OEGMA segments aligned toward hydrophilic surfaces, while AEMA segments oriented toward hydrophobic ones.

该共聚物薄膜的组装行为表现出明显的基底响应特性。其纳米域可根据基底亲疏水性质重新定向，从而在不同性质的表面上均能形成稳定、连续的覆盖层。这一特性使得同一涂层材料可同时适用于多种类型的生物医学表面，极大提高了其应用灵活性。

Bacterial adhesion assays demonstrated that the coatings significantly reduced fouling, achieving up to 80?% reduction in bacterial attachment on both types of substrates.

在功能评价方面，细菌黏附实验结果显示，该类涂层能显著降低生物污染。在亲水与疏水两种基底上，细菌黏附量均减少了高达80%，证明其具备优异且普适的防污性能。这种性能的实现得益于涂层通过自适应重组始终将防污功能链段（OEGMA）暴露于外部环境，从而有效抑制生物分子的非特异性吸附。

本研究得出结论，基于P(OEGMA-co-AEMA)的两亲性共聚物可通过Langmuir–Blodgett技术形成纳米结构化薄膜，该薄膜能根据基底性质自发调整其分子取向，实现表面自适应覆盖，并在亲水与疏水表面上均表现出显著的防污效果。这一发现不仅提供了一种新型的高效防污涂层材料，更重要的是提出了一种“智能自适应”的防污策略，为解决生物医学中因表面化学多样性导致的防污难题提供了创新思路。该类涂层的开发成功拓展了防污材料的应用范围，使其能够适用于组织工程、伤口护理、植入式医疗器械等多种生物医学场景，具有重要的实际应用价值和广阔的产业化前景。