智能响应型角膜塑形镜多功能涂层：pH/NIR双调控抗蛋白黏附与细菌感染新策略

本刊推荐：本研究创新性地通过聚多巴胺（PDA）介导构建了含氨基苯硼酸（NBA）的聚甲基丙烯酸（PMAA）/聚赖氨酸（PLL）刷涂层体系，成功开发出能智能切换抗生物污染（antifouling）和抗菌（antibacterial）功能的角膜塑形镜（OK镜）。该涂层在生理条件下通过PMAA水合层抵抗蛋白吸附，遇细菌时pH响应暴露PLL杀灭病原体，近红外（NIR）照射可进一步增强PDA层的杀菌效果，为近视防控器械的安全性提升提供了突破性解决方案。

　　

Highlight

这项研究通过表面工程技术创新性地开发出智能响应型角膜塑形镜涂层，其具备按需切换的生物功能：在生理条件下保持抗污染特性，遇到细菌威胁时则激活杀菌机制。该设计巧妙利用pH响应型聚合物刷的构象变化，实现了从隐形防护到主动歼灭的战略性转换。

Material characterization

具体而言，多巴胺首先在碱性条件下自聚合形成聚多巴胺（PDA）涂层，为后续修饰提供丰富的儿茶酚和胺基官能团。随后通过物理吸附将二苯甲酮（BP）固定于PDA层。在甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体存在下，紫外线照射引发表面光聚合反应，通过BP介导的氢提取和自由基机制共价接枝聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）刷。进一步通过碳二亚胺化学将聚赖氨酸（PLL）和3-氨基苯硼酸（NBA）接枝到聚合物刷上，形成最终的多功能涂层体系。X射线光电子能谱（XPS）和水接触角测量证实了各修饰步骤的成功实施。扫描电子显微镜（SEM）显示改性后的镜片表面形成均匀的纳米级聚合物刷结构。

Conclusions

日益普及的角膜塑形镜（OK镜）易受泪液中污染物和病原体的黏附，导致细菌性角膜炎等并发症。本研究提出了一种创新的镜片表面改性策略：PMAA刷在材料表面形成致密水合层，有效抵抗蛋白质黏附，实现100%的抗黏附率。值得注意的是，该设计涂层能智能切换生物功能——从抗污染到抗菌——通过pH响应机制实现。当细菌黏附时，伸展的聚合物刷发生坍塌，暴露出的PLL可立即杀灭接触的细菌。Schiff碱键在酸性环境下的断裂进一步促使PLL释放，实现对细菌的响应性杀灭。PDA层的近红外（NIR）光响应特性显著增强了涂层在NIR照射下的杀菌效果。OK-PDA-PMAA-PLL-NBA镜片在细菌灭菌、抗蛋白黏附和生物相容性方面表现卓越，为近视防控提供了创新且具有临床转化价值的解决方案。