医用有机表面复合微纳结构的超疏水及细菌抑制特性研究

In the field of medicine, the method of the bacteriostatic is based on the chemical antibacterial, biological antibacterial and physical antimicrobial. But the operating and test environment will greatly be change and the working efficiency will be reduced due to the chemistry and biological reagent. The problem from the chemical and biological antibacterial is solved by the physical antimicrobial, but the micro and nano scales are separated during the processing of fabricating the traditional physical antimicrobial films. The single surface structures reduced the variety and validity of the antimicrobial film and resist the application field and range. For this problem, the periodic micro structures of the polymers are fabricated by the soft-lithography, and the capillary is used to fabricate the nano structures on the micro structures. It is achieved that the surface structures of the micro-nano scales is used to resist the bacteria with the different shapes, sizes and varieties for the applications of the various, high efficiency and large area antibacterial.

医疗领域中，常用的细菌抑制方法主要以化学抑菌、生物抑菌和物理抑菌为主。但化学及生物试剂的使用，将极大地改变操作及测试环境的属性、降低仪器和设备的使用效率并会造成工作环境的污染。物理抑菌虽然解决了化学及生物抑菌中所带来的问题，但传统物理抑菌材料及薄膜的制备只能针对于微米或纳米中的某一个量级。对于具有不同尺寸、形态及生物特性的细菌，单一的表面结构降低了材料及薄膜抑菌的多样性和有效性，限制了抑菌材料及薄膜的应用范围和领域。本项目针对此问题，采用软光刻制备技术，在大尺寸有机聚合物表面制备微米级周期性结构，并利用三相界面上内弯液面引起的毛细力，在微米结构顶部形成具有纳米级特征尺寸的表面结构。通过兼具微米与纳米尺寸的复合结构，实现材料表面对不同形态、尺寸及种类细菌的抑制，解决了传统物理抑菌材料及薄膜中单一表面结构分布对细菌抑制的选择性和针对性，真正实现了多种类、高效率、大面积的细菌抑制效能。

在本项目中，采用软光刻制备技术，在大尺寸有机聚合物表面制备微米级周期性结构，并利用三相界面上内弯液面引起的毛细力，在微米结构顶部形成具有纳米级特征尺寸的表面结构。通过兼具微米与纳米尺寸的复合结构，实现材料表面对不同形态、尺寸及种类细菌的抑制，解决了传统物理抑菌材料及薄膜中单一表面结构分布对细菌抑制的选择性和针对性，真正实现了多种类、高效率、大面积的细菌抑制效能。本项目的研究成果相比于化学抑菌，具有低成本、大面积及无污染的高效抑菌优势。在医用及生物领域推广后，可以用于生物样品的无菌化处理、医疗器械的抑菌性使用以及各种医用器皿的抑菌作用、保存等，简化了医学及生物研究中实验和分析过程，同时也避免了使用化学试剂所带来的二次污染，进而极大地提高生物材料、元件以及生物产品、设备的测试和使用性能。与此同时，本项目的研究成果也可广泛地应用于其它领域，例如用于光学元件、探测元件的自清洁、以及其它功能性表面等。