聚二甲基硅氧烷凝胶的厚度和硬度会影响大肠杆菌（Escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的初始粘附性能

《RSC Applied Polymers》：Polydimethylsiloxane gel thickness and stiffness affect the initial adhesion of Escherichia coli and Staphylococcus aureus

细菌对PDMS凝胶的初始粘附受厚度和刚度共同影响，薄且软的凝胶粘附量最高，而厚且硬的凝胶粘附量最低。研究揭示了不同厚度的PDMS（10/35/100 μm）和刚度（软/标准/硬）对E. coli和S. aureus菌株粘附行为的显著调控作用，表明材料设计需综合考虑厚度与刚度以抑制生物膜形成。

　　
该研究聚焦于医用高分子材料聚二甲基硅氧烷（PDMS）的厚度与刚度对细菌初始吸附的影响，旨在为医疗设备表面改性提供理论依据。研究团队通过系统调控PDMS的厚度（10/35/100微米）和刚度（软/标准/硬），结合原子力显微镜（AFM）与细菌吸附实验，揭示了材料力学特性与微生物附着行为的关联规律。

在材料制备方面，采用不同比例的固化剂与基础体（B:C=40:1、10:1、5:1）通过旋涂法制备出超薄PDMS凝胶（最薄仅9.6微米）。通过AFM测试证实，刚度参数（杨氏模量55-1700 kPa）可独立调控而厚度（误差±5%）对其无显著影响。表面粗糙度均低于4纳米，排除了表面形貌的直接干扰。

实验采用两种大肠杆菌（K12 MG1655和CFT073）及两种金黄色葡萄球菌（SH1000和MRSA）进行对比研究。结果显示：1）所有菌株在薄型（10微米）PDMS凝胶上的吸附量显著高于厚型（100微米）凝胶，其中大肠杆菌吸附量减少16%-57%，金黄色葡萄球菌减少23%-71%；2）刚度对吸附的影响呈现量级差异，软质PDMS使吸附量增加30%-45%，而硬质PDMS可降低吸附量50%-85%；3）不同菌株对材料参数的敏感度存在显著差异，临床分离的MRSA和CFT073菌株对刚度变化更敏感，而SH1000对厚度变化响应更明显。

机理分析表明，超薄PDMS（10微米）相当于细菌尺寸（1-2微米）量级，可能触发细菌的"表面穿透"感知机制。当PDMS厚度大于细菌体积时，材料刚度成为主导因素：软质凝胶（<60 kPa）通过降低表面能促进细菌附着，而硬质凝胶（>1500 kPa）因表面能升高和机械阻抗增大抑制吸附。研究还发现，临床分离株的细菌吸附量普遍高于实验室菌株，提示实际医疗环境中材料表面改性需针对致病菌的特异性响应。

该成果为医用导管、植入物等器械的生物防污设计提供了新思路。例如，采用中等厚度（35微米）与标准刚度（1150 kPa）的PDMS可同时实现30%-50%的吸附抑制率。研究建议后续开发需兼顾厚度（建议≥100微米）与刚度（>1500 kPa）的协同优化，并探索表面功能化（如接枝抗菌肽或季铵盐）与力学性能的耦合改性策略。该成果已通过三组重复实验验证（p<0.005），其方法学为同类研究提供了标准化实验框架，包括PDMS制备参数（转速500-4000 rpm）、细菌培养条件（37℃/24h）及成像分析流程（DAPI染色+ImageJ定量）等。