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  生物醫用材料（Biomaterials）在上世紀50年代僅被定義為“用于醫療器械的材料”。現如今，它的定義已變的非常廣泛，任何與生命系統有相互作用的修飾物質都被可以定義為生物材料。生物醫療導管，如血管內造影導管和泌尿系統管，已被廣泛用于在醫療過程中不可避免的液體、氣體以及藥物傳輸。憑借無毒、生物惰性等優點，有機硅彈性體作為一種重要的原材料被廣泛應用于醫用導管的生產。作為一類硅橡膠，PDMS是一類常用的醫用導管材料，其具有良好的柔韌性、惰性和耐久性這些精細導管和其他生物醫學應用所必需的優良性質。但PDMS表面疏水性和黏附性較強，在水基環境中表面潤滑性能欠佳，在體內介入使用中易造成軟組織損傷，引起感染和血栓。基于此，通過對有機硅彈性體的表面或內部進行修飾或材料設計，可提高硅橡膠材料的潤滑、抗菌及抗黏附等性能，以滿足臨床對醫用導管多方位的性能需求。

  近期西北工業大學劉國強教授課題組開發了一種具有快速光熱滅菌和強抗細胞黏附性的超潤滑硅橡膠彈性體，研究成果以題“Super-Lubricating Hybrid Elastomer with Rapid Photothermal Sterilization and Strong Anti-Cell Adhesion”發表于Chemical Engineering Journal, 2022, 434, 134763。該材料的制備策略是通過有機/無機混合與表面該新的組合，同時賦予硅彈性體光熱響應性能與潤滑功能性表面。首先，將具有強光熱效應的四氧化三鐵納米顆粒嵌入硅橡膠基底并固化，賦予材料光熱響應性能。然后通過表面自由基聚合將具有水潤滑與抗黏附功能的聚合物接枝在硅橡膠基底表面上，實現材料表面的水和潤滑與抗黏附功能。展望未來，基于此類多功能硅橡膠材料的醫用導管將顯示其在潤滑減輕導管插拔疼痛、抗組織粘連和高效滅菌方面的優點。近年來，該課題組在功能水合潤滑材料領域做了一系列研究工作，受邀以題“Polymer-based lubricating materials for functional hydration lubrication”在Chemical Engineering Journal, 2022, 429, 132324上，系統闡述了圍繞水合潤滑的機理研究、材料設計及功能應用等。

圖1. 具有快速光熱滅菌和強抗細胞黏附性的超潤滑硅橡膠彈性體

圖2. 硅橡膠彈性體制備與表面修飾

圖3. 修飾后硅橡膠彈性體表面形貌與物理性質的變化

圖4. 修飾后的硅橡膠彈性體在空氣環境中的光熱效應

圖5. 修飾后的硅橡膠彈性體在水環境中的光熱效應

圖6. 修飾后的硅橡膠彈性體具有快速光熱殺菌功能

圖7. 修飾后的硅橡膠彈性體具有優異的水合潤滑性能

圖8. 修飾后的硅橡膠彈性體具有良好的生物相容性與明顯的抗細胞黏附性

  論文第一作者為西北工業大學材料學院趙楠博士，通訊作者為西北工業大學材料學院劉國強教授。研究得到了國家自然科學基金、省部級基金等的資助。

  原文鏈接：

  Nan Zhao, Xiaohua Gao, Zhuo Chen, Yang Feng, Guoqiang Liu, Feng Zhou, Weimin Liu. Super-lubricating hybrid elastomer with rapid photothermal sterilization and strong anti-cell adhesion. 2022, 434, 134763.

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722002704?dgcid=author

作者簡介：

劉國強，西北工業大學教授，博導，2009年和2012年獲得湖北大學本科和碩士學位，2015年獲得中國科學院大學博士學位，導師劉維民院士和周峰教授，于2015年9月開始在香港理工大學鄭子劍教授課題組開展博士后研究，于2019年加入西北工業大學材料學院，入選翱翔海外學者計劃和陜西省高層次人才青年項目，以第一或通訊作者已在Chem. Rev., Adv. Mater., Small, Adv. Mater. Technol., Chem. Eng. J., ACS Macro Lett., Chem. Commun., ACS Appl. Mater. Interfaces等國際期刊上發表SCI論文30余篇。主要研究方向包括聚合物基功能潤滑材料、仿生和生物潤滑材料、表面納米圖案化和三維納米制造等。