等离子体改性丝绸纤维蛋白和壳聚糖薄膜的多尺度分析

生物与材料表面的相互作用跨越广泛的长度尺度，但常规表面测量方法往往未能考虑尺度因素，限制了其为表面工程提供的洞见。本文考察了等离子体改性丝绸纤维蛋白和壳聚糖表面的多尺度表面描述如何影响细菌和免疫细胞反应。通过X射线光电子能谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）表征表面化学与形貌，随后采用滑动带通滤波和基于曲率张量的多尺度方法来测量尺度依赖的表面特征。通过荧光显微镜评估巨噬细胞反应和生物膜生长。相关性强度随尺度而变化，关于表面特征和生物结构：单个细菌和小群落与细尺度表面特征相关性更强，而巨噬细胞形态与较大尺度的表面特征相关性更强。值得注意的是，测量的表面化学描述器通常与生物膜形成不强相关；尽管如此，壳聚糖和丝绸纤维蛋白在细菌支持方面显示出不同的趋势，这表明材料身份未被测量的表面属性所捕捉，且防止生物膜形成可能受益于组合方法而非仅依赖物理表面改性。这些结果表明，不同的生物结构在材料表面以不同的长度尺度进行相互作用，并演示了多尺度分析在识别生物与表面相互作用的感兴趣尺度方面的实用性。此外，数据表明，针对特定生物实体的特征尺度进行表征是一种潜在的抗菌愈合伤口材料策略，而不会引起细胞毒性。