基于丙烯酸杂化前驱体的常压等离子体聚合技术在聚乳酸无纺布表面构建抗菌支架的研究

针对聚乳酸(PLA)无纺布表面化学惰性、疏水性导致的抗菌性能不足问题，台湾科研团队开发了一种远程常压等离子体(rAPP)系统，采用丙烯酸(AAc)/硝酸银(AgNO3)杂化前驱体，实现等离子体聚合与银离子原位还原同步进行。该技术仅需单步干法处理，即可在PLA表面构建富含羧基和银纳米颗粒的聚合物薄膜，显著提升抗菌性能且不影响材料本体特性，为生物可降解抗菌支架开发提供了新策略。

　　

在生物医学领域，聚乳酸(PLA)无纺布因其多孔结构、可降解性和机械性能成为理想的伤口支架材料。然而，这种材料的表面化学惰性和疏水性像一层"防护罩"，不仅阻碍细胞粘附，更让抗菌改性举步维艰。传统湿化学法处理PLA时，水解降解风险如同悬在头顶的达摩克利斯之剑，而高温处理又可能破坏其热敏性结构。更棘手的是，现有银纳米颗粒(AgNPs)制备技术往往需要长达数小时的多步反应，这与现代医疗材料高效制备的需求形成鲜明矛盾。

台湾科研团队在《Vacuum》发表的这项研究，犹如为这一困境提供了一把"等离子体钥匙"。研究人员设计了一套远程常压等离子体(rAPP)系统，创新性地采用丙烯酸(AAc)与硝酸银(AgNO₃)的杂化前驱体，将等离子体聚合与银离子还原两个关键步骤"压缩"进同一时空维度。这种设计巧妙地利用了等离子体中的电子和活性物种，既能在材料表面构建富含羧基的聚合物薄膜，又能同步将银离子还原为纳米银颗粒，整个过程仅需秒级时间即可完成，相比传统方法实现了从"小时级"到"秒级"的跨越。

关键技术方面，研究采用光学发射光谱(OES)实时监测等离子体反应过程，通过扫描电镜(SEM)/透射电镜(TEM)观察表面形貌和AgNPs分布，结合X射线光电子能谱(XPS)分析表面化学组成，并采用水接触角(WCA)评估亲水性变化。抗菌测试选用革兰氏阳性/阴性菌株，细胞实验则验证生物相容性。

结果与讨论
材料表征
OES检测显示等离子体处理过程中出现306.6 nm(OH)、337.1 nm(N₂)等特征峰，证实前驱体有效解离。TEM显示均匀分布的AgNPs粒径约15-20 nm，XPS证实表面成功引入-COOH基团（结合能在288.8 eV）和金属银（368.2 eV）。

性能优化
WCA从原始PLA的110°降至25°，且经7天浸泡仍保持<40°，表明改性表面具有持久亲水性。羧基密度达到8.1×10¹⁵ groups/cm²，为生物分子偶联提供充足活性位点。

抗菌与生物相容性
对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均>99%，且银释放速率控制在0.12 μg/cm²/day，远低于细胞毒性阈值。CCK-8实验显示改性材料促进成纤维细胞增殖率达128%。

结论与展望
该研究突破性地将等离子体聚合与金属还原"二合一"，在PLA表面构建了兼具生物活性和抗菌功能的双重涂层。相比传统方法，这种干法工艺避免溶剂侵蚀，rAPP设计将离子轰击损伤降至最低，特别适合热敏性生物材料。值得注意的是，羧基的长期稳定性解决了等离子体改性易老化的难题，而原位生成的AgNPs无需稳定剂即可均匀分散。这种"一步到位"的策略为开发新一代可降解抗菌敷料提供了普适性方案，其设备无需真空环境的优势更利于工业化推广。未来研究可探索该技术在其他生物聚合物（如聚己内酯）中的应用，或通过调控前驱体组成实现生长因子控释等多元功能。