基于按需喷墨打印技术制备功能性褶皱薄膜及其抗冠状病毒模型、抗菌与细胞相容性评价

研究人员通过按需喷墨（DOD）技术制备功能性褶皱聚合物薄膜，解决了传统生物材料难以兼具抗菌、抗病毒（HCoV-229E模型）和细胞相容性的问题。该研究利用HEMA、AAc和DMAEMA等单体与PEGDA575交联，实现微褶皱结构的精确调控，证实薄膜可完全灭活冠状病毒并抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，同时支持细胞增殖。这一低成本、可规模化生产的材料为医疗设备涂层和感染控制提供了创新解决方案。

　　

在医疗设备表面污染和感染控制领域，聚合物材料虽广泛应用，却长期面临微生物黏附和生物相容性难以平衡的挑战。传统方法如添加抗菌剂常损害细胞活性，而表面微结构调控技术（如光刻）又成本高昂。针对这一难题，国外研究团队通过按需喷墨打印（Drop-on-Demand, DOD）这一革命性技术，开发出兼具抗菌、抗病毒和细胞亲和力的多功能褶皱薄膜，相关成果发表于《Applied Materials Today》。

研究团队采用紫外臭氧处理聚碳酸酯（PC）基底，通过DOD技术精确沉积含HEMA、AAc和DMAEMA的功能单体与PEGDA₅₇₅交联剂的复合墨水，结合UV固化、真空干燥和氩等离子体处理，构建均匀微褶皱结构。关键技术包括：1）墨水流变学优化确保打印稳定性；2）拉曼光谱监测聚合反应；3）原子力显微镜（AFM）表征表面形貌；4）体外评估对HCoV-229E冠状病毒模型的灭活效率；5）细胞增殖实验验证生物相容性。

化学分析与结构表征
拉曼光谱证实UV照射90分钟后单体双键完全转化，形成稳定的聚合物网络。AFM显示褶皱结构高度均匀（粗糙度约200 nm），且DMAEMA基样品表面电荷密度显著影响微生物吸附。

抗菌与抗病毒性能
DMAEMA基薄膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率超90%，并实现HCoV-229E的完全灭活。AAc-HEMA组合使病毒感染细胞减少80%，但褶皱与平滑表面的病毒灭活效率无显著差异，表明化学组成而非形貌起主导作用。

细胞相容性
所有样品均支持成纤维细胞粘附和增殖，存活率>95%，证实材料在杀灭病原体同时保持生物安全性。

该研究首次通过DOD技术实现微褶皱结构的可控制备与多功能集成，为医疗设备涂层、组织工程支架等提供了低成本解决方案。其创新性在于：1）突破传统材料性能单一的限制；2）建立“化学-形貌”协同调控策略；3）验证抗冠状病毒活性。未来可拓展至个性化医疗设备制造，如抗感染植入物或便携式防护用品。作者团队特别指出，该方法易于规模化生产，有望推动全球公共卫生防护技术的升级。