8-羟基喹啉基抗菌材料的制备及其在医疗器械中的应用

一、8-羟基喹啉基抗菌材料的制备方法

8-羟基喹啉（8-HQ）是一种含氮杂环化合物，其分子结构中的羟基和喹啉环可通过配位作用与金属离子（如 Cu²⁺、Zn²⁺、Ag⁺等）结合，形成具有广谱抗菌活性的配合物，且毒性较低、生物相容性较好。基于这一特性，8-羟基喹啉基抗菌材料的制备主要通过化学修饰、复合掺杂或表面接枝等方式，将8-羟基喹啉或其金属配合物引入基材中，具体方法如下：

直接共混法

将8-羟基喹啉或其金属配合物（如8-羟基喹啉铜、8-羟基喹啉锌）与聚合物基材（如聚乙烯、聚氨酯、聚乳酸等）通过熔融共混或溶液共混的方式混合，再经注塑、纺丝等工艺制成薄膜、纤维或成型制品。该方法操作简单，适用于大规模生产，但需控制抗菌剂的分散性，避免团聚影响材料力学性能，例如，将8-羟基喹啉铜与医用硅胶共混，可制备具有长效抗菌性的导管材料。

化学接枝法

通过化学反应将8-羟基喹啉基团共价键合到基材表面或分子链上，提高抗菌剂与基材的结合力，减少溶出流失，例如，利用羟基与异氰酸酯的反应，8-羟基喹啉接枝到聚氨酯分子链上，或通过硅烷偶联剂将其修饰到金属（如钛合金）或陶瓷表面，形成稳定的抗菌涂层，该方法可显著提升材料的抗菌耐久性，尤其适用于长期植入式医疗器械。

负载型复合制备法

将8-羟基喹啉金属配合物负载到多孔载体（如介孔二氧化硅、石墨烯、纳米纤维素）中，再将载体与基材复合。多孔载体不仅能提高抗菌剂的分散性，还可通过缓释作用控制抗菌成分的释放速率，实现“长效抗菌”，例如，将8-羟基喹啉银负载到介孔SiO₂中，再掺入聚己内酯（PCL）制备抗菌缝合线，可减少银离子的暴释，降低细胞毒性。

二、在医疗器械中的应用

8-羟基喹啉基抗菌材料凭借其广谱抗菌性（对细菌、真菌、支原体等均有效）、低生物毒性及良好的材料相容性，在医疗器械领域的应用日益广泛，主要集中在以下场景：

体表与介入类器械

医用敷料：将8-羟基喹啉锌接枝到羧甲基纤维素或海藻酸盐纤维上制备抗菌敷料，可抑制伤口表面的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等致病菌，同时促进肉芽组织生长，加速愈合。

导尿管与输液管：通过共混或涂层方式将8-羟基喹啉铜引入聚氨酯导管材料，可减少导管表面细菌生物膜的形成，降低尿路感染（UTI）的发生率 —— 这是长期留置导管患者的常见并发症。

植入式医疗器械

骨科植入物：在钛合金人工关节表面通过硅烷偶联剂修饰8-羟基喹啉铜涂层，既能抑制植入部位的细菌感染（如金黄色葡萄球菌引起的骨髓炎），又不影响骨细胞的黏附与增殖，兼顾抗菌性与骨整合能力。

心脏支架：将8-羟基喹啉银负载到可降解聚合物（如聚乳酸-羟基乙酸共聚物，PLGA）支架表面，可在支架降解过程中缓慢释放银离子，抑制支架植入后血管内的细菌定植，同时避免传统抗生素涂层的耐药性问题。

消毒与防护用品

抗菌手套：在天然橡胶或丁腈橡胶中掺入8-羟基喹啉锌，可赋予手套抗菌性能，减少医护人员与患者接触时的交叉感染风险。

表面消毒剂载体：将8-羟基喹啉基材料制成抗菌海绵或擦拭布，用于医疗器械表面的消毒，其抗菌成分可通过接触杀灭表面附着的微生物，且残留性低，对设备无腐蚀。

三、优势与挑战

优势：相比传统银系抗菌材料，8-羟基喹啉金属配合物的细胞毒性更低，且不易引发细菌耐药性；通过化学接枝或负载型制备，可实现抗菌性能与基材力学性能的平衡。

挑战：部分8-羟基喹啉衍生物在水中的溶解性较差，可能影响抗菌成分的释放效率；长期使用的生物安全性（如代谢产物毒性）仍需进一步验证。

未来，通过分子结构修饰（如引入亲水性基团改善溶解性）、智能化缓释系统设计（如响应pH或细菌代谢物的释放机制），8-羟基喹啉基抗菌材料有望在高端医疗器械领域实现更广泛的应用。

本文来源于黄骅市信诺立兴精细化工股份有限公司官网 http://www.xnlxgroup.com/