8-羥基喹啉基抗菌材料的制備及其在醫療器械中的應用

一、8-羥基喹啉基抗菌材料的制備方法

8-羥基喹啉（8-HQ）是一種含氮雜環化合物，其分子結構中的羥基和喹啉環可通過配位作用與金屬離子（如 Cu²⁺、Zn²⁺、Ag⁺等）結合，形成具有廣譜抗菌活性的配合物，且毒性較低、生物相容性較好。基于這一特性，8-羥基喹啉基抗菌材料的制備主要通過化學修飾、復合摻雜或表面接枝等方式，將8-羥基喹啉或其金屬配合物引入基材中，具體方法如下：

直接共混法

將8-羥基喹啉或其金屬配合物（如8-羥基喹啉銅、8-羥基喹啉鋅）與聚合物基材（如聚乙烯、聚氨酯、聚乳酸等）通過熔融共混或溶液共混的方式混合，再經注塑、紡絲等工藝制成薄膜、纖維或成型制品。該方法操作簡單，適用于大規模生產，但需控制抗菌劑的分散性，避免團聚影響材料力學性能，例如，將8-羥基喹啉銅與醫用硅膠共混，可制備具有長效抗菌性的導管材料。

化學接枝法

通過化學反應將8-羥基喹啉基團共價鍵合到基材表面或分子鏈上，提高抗菌劑與基材的結合力，減少溶出流失，例如，利用羥基與異氰酸酯的反應，8-羥基喹啉接枝到聚氨酯分子鏈上，或通過硅烷偶聯劑將其修飾到金屬（如鈦合金）或陶瓷表面，形成穩定的抗菌涂層，該方法可顯著提升材料的抗菌耐久性，尤其適用于長期植入式醫療器械。

負載型復合制備法

將8-羥基喹啉金屬配合物負載到多孔載體（如介孔二氧化硅、石墨烯、納米纖維素）中，再將載體與基材復合。多孔載體不僅能提高抗菌劑的分散性，還可通過緩釋作用控制抗菌成分的釋放速率，實現“長效抗菌”，例如，將8-羥基喹啉銀負載到介孔SiO₂中，再摻入聚己內酯（PCL）制備抗菌縫合線，可減少銀離子的暴釋，降低細胞毒性。

二、在醫療器械中的應用

8-羥基喹啉基抗菌材料憑借其廣譜抗菌性（對細菌、真菌、支原體等均有效）、低生物毒性及良好的材料相容性，在醫療器械領域的應用日益廣泛，主要集中在以下場景：

體表與介入類器械

醫用敷料：將8-羥基喹啉鋅接枝到羧甲基纖維素或海藻酸鹽纖維上制備抗菌敷料，可抑制傷口表面的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等致病菌，同時促進肉芽組織生長，加速愈合。

導尿管與輸液管：通過共混或涂層方式將8-羥基喹啉銅引入聚氨酯導管材料，可減少導管表面細菌生物膜的形成，降低尿路感染（UTI）的發生率 —— 這是長期留置導管患者的常見并發癥。

植入式醫療器械

骨科植入物：在鈦合金人工關節表面通過硅烷偶聯劑修飾8-羥基喹啉銅涂層，既能抑制植入部位的細菌感染（如金黃色葡萄球菌引起的骨髓炎），又不影響骨細胞的黏附與增殖，兼顧抗菌性與骨整合能力。

心臟支架：將8-羥基喹啉銀負載到可降解聚合物（如聚乳酸-羥基乙酸共聚物，PLGA）支架表面，可在支架降解過程中緩慢釋放銀離子，抑制支架植入后血管內的細菌定植，同時避免傳統抗生素涂層的耐藥性問題。

消毒與防護用品

抗菌手套：在天然橡膠或丁腈橡膠中摻入8-羥基喹啉鋅，可賦予手套抗菌性能，減少醫護人員與患者接觸時的交叉感染風險。

表面消毒劑載體：將8-羥基喹啉基材料制成抗菌海綿或擦拭布，用于醫療器械表面的消毒，其抗菌成分可通過接觸殺滅表面附著的微生物，且殘留性低，對設備無腐蝕。

三、優勢與挑戰

優勢：相比傳統銀系抗菌材料，8-羥基喹啉金屬配合物的細胞毒性更低，且不易引發細菌耐藥性；通過化學接枝或負載型制備，可實現抗菌性能與基材力學性能的平衡。

挑戰：部分8-羥基喹啉衍生物在水中的溶解性較差，可能影響抗菌成分的釋放效率；長期使用的生物安全性（如代謝產物毒性）仍需進一步驗證。

未來，通過分子結構修飾（如引入親水性基團改善溶解性）、智能化緩釋系統設計（如響應pH或細菌代謝物的釋放機制），8-羥基喹啉基抗菌材料有望在高端醫療器械領域實現更廣泛的應用。

本文來源于黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司官網 http://www.sgelg.cn/