抗菌抗吸附双重功能化聚醚砜滤膜的制备

抗菌抗吸附双重功能化聚醚砜滤膜的制备虽然共混改性可以使两种单体同时接枝在PES表面，但是由于各个单体的反应活性迥异，接枝比例容易出现较大差别。鉴于改性后滤膜表面仍然含有大量未接枝的PES分子可作为二次反应位点，为了确保膜表面的单体含量，本文天津津腾实验设备有限公司在自制的MEDSA改性聚醚砜滤膜的基础上，通过紫外光交联接枝的方法，选用DMAEMA-HB作为季铵盐改性单体，对改性滤膜进行二次接枝；通过X射线光电子能谱仪、衰减全反射-傅里叶变换红外光谱仪、固体表面流动电位仪、表面接触角测量仪、场发射扫描电子显微镜对改性滤膜表面的化学组成、表面电位、亲水性和形态结构进行表征；以大肠杆菌作为模式细菌，通过接触性抑菌实验和细菌静态吸附实验，探讨改性滤膜的抗菌、抗细菌吸附性能；以牛血清白蛋白为模式蛋白质，研究改性滤膜抗蛋白质吸附性能；通过菌液过滤试验评价滤膜的抗堵塞能力。

1改性滤膜PES-g-SA-HB抗菌及抗细菌吸附实验
天津津腾实验设备有限公司选用E.coli作为模式细菌，冻存菌株经LB液体培养基于37℃恒温箱中震荡过夜培养复苏。菌液浓度通过平板计数法进行测定。测试菌液用PBS缓冲溶液稀释至×107CFU/mL备用。为了比较各类改性滤膜的接触性抗菌能力强弱，选择PES-g-MEDSA、PES-g-DMAEMA-HB和PES-g-SA-HB作为抗菌实验对象。将直径为50mm的津腾微孔滤膜放置在40mL测试菌液中，于37℃恒温箱中震荡培养24h，使细菌与津腾微孔滤膜充分接触。采用平板计数法测量实验后菌液浓度。以未改性的津腾聚醚砜微孔滤膜为空白对照，每份细菌稀释液重复三次平板计数实验。抗细菌吸附实验以PES-g-SA-HB为实验组，PES为对照组，将津腾微孔滤膜固定在24孔培养板底部，改性表面朝上，轻轻滴加100μL测试菌液使其完全覆盖津腾微孔滤膜表面。津腾微孔滤膜与细菌静态接触24h后，用PBS缓冲液漂洗多次，去除表面未吸附的细菌。滤膜经4%戊二醛溶液固定4h后，用乙醇/水溶液清洗干净，室温下晾干。通过扫描电子显微镜观察大肠杆菌在津腾聚醚砜微孔滤膜表面的黏附情况。

2改性滤膜PES-g-SA-HB的亲水性
为了综合考察各种改性方法对PES亲水性的影响，我们测量了聚醚砜及其改性滤膜表面的静态水接触角。接触角的大小与膜表面的基团性质相关，MEDSA单体中含有亲水性的季铵盐基团和磺酸基团，可以与水分子形成氢键，对津腾微孔滤膜的亲水性提高贡献较大，而DMAEMA-HB单体中既含有亲水性的季铵盐基团又含有疏水性的长烷链取代基团，对亲水性的改善作用有限。从结果中可以看出，津腾聚醚砜微孔滤膜改性后表面的水接触角均有所下降，说明接枝改性使膜表面的润湿性提高，膜的亲水性得到改善。

3结语
两性离子改性可以提高材料的亲水性，使其具有抗细菌吸附能力，季铵盐改性可以使材料具备接触性杀菌能力。虽然这两种改性方法都能够有效改善细菌对PES滤膜的污染状况，但是他们都有各自的缺陷。本文结合了两类改性材料的特点，在PES-g-MEDSA的基础上二次接枝DMAEMA-HB，使滤膜同时具备两种改性单体的特性，获得了抗菌、抗吸附双重功能的改性滤膜。主要结论如下：
（1）PES-g-SA-HB保留了PES-g-MEDSA的亲水特性，可以通过氢键与水分子结合，在滤膜表面形成水化阻隔层，有效抑制细菌在膜表面的吸附。
（2）由于表面接枝了季铵盐表现出良好的抗菌活性，且滤膜表面的亲水性使季铵盐基团能够更好的与细菌作用，其抗菌能力优于PES-g-DMAEMA-HB。
（3）虽然PES-g-SA-HB表面带有正电特性，但是亲水性的提高依然可以很好的阻隔BSA在滤膜表面吸附。这表明MEDSA能够弥补PES-g-DMAEMA-HB的不足，PES-g-SA-HB在杀灭细菌的同时，亲水表面可以减少死菌细胞及其他生物大分子的附着。
（4）与未改性的聚醚砜滤膜相比，PES-g-SA-HB在菌液过滤过程中，亲水表面可以减少细菌的堆积，膜通量衰减速率较慢，稳定通量较高，而表面的抗菌基团能够接触性杀灭细菌，使其丧失吸附能力。清洗后膜通量恢复，可以延长滤膜的使用寿命。



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