《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：A pH-Triggered antibacterial and lubricating dual-function hydrogel coating for infection-resistant urinary catheters
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本综述推荐一种新型pH触发双功能水凝胶涂层（PL@SAMT/Mg），该涂层通过内层聚多巴胺（PDA）负载抗菌肽LL-37实现长效缓释，外层MgO@AAm/SA/TA水凝胶在感染微环境（碱性）下响应性释放MgO，协同发挥强效抗菌作用。涂层利用紫外交联技术稳定附着于导尿管表面，兼具优异润滑性、生物相容性及pH响应抗菌活性，显著降低导管相关尿路感染（CAUTI）风险并提升患者舒适度，为智能抗感染医疗器械涂层设计提供创新方案。
引言：导尿管临床挑战与涂层设计创新
导尿管（UC）是临床广泛使用的留置医疗器械，但其表面疏水性易导致细菌定植及生物膜形成，引发导管相关尿路感染（CAUTI）。同时，材料润滑性不足易造成尿道组织损伤。传统银基或抗生素涂层存在毒性积累和耐药性风险。本研究旨在开发一种兼具可控抗菌与持续润滑功能的双层水凝胶涂层（PL@SAMT/Mg），通过智能响应机制提升导尿管安全性。
材料与方法：涂层构建与表征
涂层结构分为两层：内层为聚多巴胺（PDA）负载抗菌肽LL-37，外层为pH响应型MgO@丙烯酰胺（AAm）/海藻酸钠（SA）/单宁酸（TA）水凝胶。通过紫外交联技术将涂层稳固结合于导尿管表面。扫描电镜（SEM）显示涂层呈均匀双层结构，能量色散谱（EDS）证实镁元素均匀分布。傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证PDA成功嫁接及水凝胶网络形成。流变学测试表明涂层存储模量（G′）高于损耗模量（G″），具备稳定机械性能。摩擦实验证实水化后涂层摩擦系数显著降低（从0.45至0.15），倾斜板实验显示其在水合状态下实现高效润滑。
智能抗菌机制：双模式协同释放
抗菌肽LL-37通过PDA层实现长效缓释，在生理pH（7.4）下维持基础抗菌活性；MgO在碱性环境（pH 8.5）中响应水凝胶溶胀加速释放，其机制源于SA羧基电离产生的静电斥力及渗透压变化。MgO通过产生活性氧（如•O2?）破坏细菌DNA，而LL-37通过膜透化作用杀菌，两者协同增强对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抑制作用。细菌存活率实验显示，pH 8.5时涂层对S. aureus的杀菌率高达98%（pH 7.4时为85%），证实pH响应特性。
生物相容性与抗炎功能
CCK-8法和活/死染色显示PL@SAMT/Mg涂层提取物可促进L929和SV-HUC-1细胞增殖，细胞活性达120%以上。 ELISA检测表明涂层显著降低RAW264.7细胞的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白介素-6（IL-6）分泌，抑制炎症反应。细胞黏附实验证实涂层表面细菌黏附数量减少90%，具备抗生物膜形成能力。
体内验证：大鼠模型评估
皮下植入实验显示，涂层组植入5天后周围组织无炎症细胞浸润，H&E染色评分仅0.8（未涂层组为3.2）。在S. aureus感染模型中，涂层组几乎无脓液形成，细菌菌落数降低99.8%，且组织炎症反应轻微，证实其体内抗感染有效性。
结论与展望
PL@SAMT/Mg涂层通过双层设计整合预防性抗菌（LL-37缓释）与感染触发强化杀菌（MgO响应释放），同时依靠水凝胶网络提供持久润滑。该涂层解决了传统涂层耐药性、生物毒性及黏附稳定性不足的难题，在导尿管表面功能化领域具有重要临床转化潜力。
