Layer-by-layer assemblies for antibacterial applications

Abstract

The adhesion and proliferation of bacteria on various artificial surfaces affects the functionality of these specific interfaces. To overcome the problems caused by bacterial growth on these surfaces, various antibacterial coatings were developed. In this review, we summarized most of the antibacterial surfaces prepared by the Layer-by-Layer (LbL) assembly approach and classified these LbL films based on their antibacterial mechanisms. In the first group, the bactericidal LbL assemblies which incorporate various biocides including heavy metals, antibiotics, cationic molecules, antimicrobial peptides and enzymes are able to kill surrounding or contacted bacteria. In the second group, we focused on the physical aspects of film surfaces. Bacterial adhesion resistant LbL films have been fabricated to adjust the substrate surface properties such as surface free energy (or wettability), roughness, and surface charge which may affect the adhesion of bacteria. Furthermore, as an enhancement in the antibacterial efficiency, multifunctional LbL assemblies combining both bactericidal and adhesion resistant functionalities were discussed. The advantages and limitations of these antibacterial LbL assemblies were summarized and subsequently directions for future development were proposed.

Nghiên Cứu Quá Trình Hình Thành Và Hình Thái Học Bề Mặt Của Các Màng Đa Lớp Chứa Polysaccharide

“…Theo báo cáo, quá trình chế tạo màng bọc này được tiếp cận theo hai hướng [2]. Hướng thứ nhất được các nhà khoa học quan tâm là chế tạo các màng đa lớp có chứa các biocide khác nhau, các biocide này hoặc là liên kết chặt chẽ với bề mặt vật liệu -qua đó bảo vệ bề mặt khỏi vi khuẩn, hoặc là có khả năng kháng vi sinh vật, tự phân hủy sinh học và đảo thải ra ngoài môi trường.…”

“…Để thực hiện chức năng bảo vệ bề mặt khỏi sự phá hủy sinh học, các biocide được hoạt hóa dưới dạng các polycation (hydrochloride polyallylamine, polyvinylamine, hydrochloride polydiallyldimethylammonium, polyethyleneimine, chitosan), qua đó chúng (biocide) được tiếp nhận điện tích dương. Khi tiếp xúc với bề mặt này, các vi khuẩn bị tiêu diệt [2] do tác động của chúng với các màng tế bào, đồng thời tạo ra sự phân chia, kết dính nhờ đó kích thích quá trình hấp thụ vi sinh vật lên bề mặt màng. Tác dụng kháng khuẩn của các màng bọc này kéo dài so hơn với các màng -mà tại đó biocide được thải ra môi trường ngoài.…”

Latest Advances in Antibacterial Materials

“…68 In general, the antibacterial materials should be able to kill bacteria or prevent bacterial adhesion or both. 69 Bactericidal polymers are the most straightforward solution to bacterial adhesion and growth. Thus, extensive e®orts have been made to develop bactericidal polymers for antibacterial applications.…”

“…However, the concern with these multifunctional polymeric assemblies are the doubled or tripled complexity of the polymeric system and the di±-culty to scale up synthesis for real applications. 69 In short, we have summarized the strategies or routes to design antibacterial polymeric assemblies based on reported approaches. Most of the studies mentioned in this review reported promising antibacterial e®ects.…”

Layer-by-layer gelatin/chitosan polyelectrolyte coated nanoparticles on Ti implants for prevention of implant-associated infections

“…Coating by LBL is an advanced technique to assemble polyelectrolyte multilayer (PEM) films onto polymer surfaces, mesoporous silica nanoparticles and Ti surfaces by sequential adsorption of oppositely charged polyanions and polycations via electrostatic interactions [16][17][18][19][20][21][22]. This technique is expected to provide a more durable coating due to the electrostatic attractions between layers and between the first layer and substrate [6].…”