Surface Modification of PMMA and Polyester Materials by One-pot Method and Anti-biofouling Performance Evaluation of the Coatings

doi:10.7503/cjcu20240566

Abstract

Abstract:

A generalized method for surface modification of poly（methyl methacrylate）（PMMA） and polyester materials has been reported to prepare broad-spectrum and subsequently reactive coatings， which have anti-protein and anti-bacterial properties. The method also overcomes the common limitation of surface modification by introducing specific groups. The zwitterionic monomer（sulfobetaine methacrylate， SBMA） was polymerized on PMMA by one-pot method and two-step method， respectively. The elemental analysis results showed that the PMMA-SBMA modified coating prepared by one-pot method had the highest SBMA content， so the one-pot method was selected for follow-up study. At the same time， the optimized modification method was verified to be broad-spectrum on the surface of other polyester materials including polybutylene terephthalate（PBT）， polycarbonate（PC）， poly（1，4- cyclohexanedicarbinol） terephthalate（PCT） and polyethylene terephthalate（PET）. Ellman’s assay showed that vinyl sulfone groups were still present on the PMMA-SBMA’s surface of the modified coating， indicating that the coating had sustainable subsequent reactivity. The anti-biological scale experiment of the PMMA-SBMA modified coating was carried out. The anti-BSA adsorption capacity of the coating was evaluated by quartz electronic microbalance（QCM）， and the results showed that the one-pot coating significantly reduced the non-specific adsorption of protein by 72.3%. For Bacillus cereus， Escherichia coli and Staphylococcus aureus， the bacterial adhesion area of the static coating was reduced by more than 80%. The results of flow pool and flow field calculation showed that the bacterial adhesion ability can be resisted under the flow conditions of two shear forces（0.16 and 1.6 dynes/cm²）.

Key words: One-pot method, Zwitterion, Anti-bacterial adhesion, Flow condition, Shear force

CLC Number:

O631

TrendMD:

ZHAO Ying, DONG Jicheng, FANG Yuan, ZHANG Lijun, JIN Lin, LIU Bo, CHENG Fang. Surface Modification of PMMA and Polyester Materials by One-pot Method and Anti-biofouling Performance Evaluation of the Coatings[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(7): 20240566.

Figures/Tables 14

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