氧化锌掺杂压电水凝胶的制备及其抗菌机理*

氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)因其优异的压电特性在生物医学领域中得到广泛应用。通过对 ZnO 进行硅烷化改性使其表面接枝氨基,并将其掺杂在甲基丙烯酸酐化明胶、N, N-二甲基丙烯酰胺和 α-甲基丙烯酸共聚交联的水凝胶中,通过傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹ HNMR)、扫描电镜(SEM)、流变学试验、电学表征、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及抗菌试验,对水凝胶的成分、形貌、力学性能、压电性能、Zn²⁺释放量和抗菌性能进行分析。研究结果表明,掺杂不同浓度的改性氧化锌(KH550-ZnO)后,水凝胶储存模量均高于损耗模量且维持在 1.8~2.5 kPa;在 5 N 动态压力作用下,随着 KH550-ZnO 掺杂量的增加,材料产生的电压从 1.7 mV 上升到 30.5 mV。此外,对压电水凝胶的抗菌机理进行初步探讨,当 KH550-ZnO 的掺杂量大于 0.1% g / mL 时,水凝胶对大肠杆菌的抗菌率达到 98%以上,并证实了压电材料的压电性能可增强其抗菌性能。