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陜師大唐艷麗教授團(tuán)隊(duì) AFM：具有自滅菌和可重復(fù)使用功能的陽(yáng)離子共軛微孔聚合物涂層用于雙模式抗微生物
2023-02-21  來(lái)源：高分子科技

  口罩是全球公認(rèn)的能有效緩解呼吸道疾病傳染的個(gè)人防護(hù)用具之一。目前常用的醫(yī)用口罩主要是利用物理攔截和靜電吸附作用過(guò)濾病原體，然而其自身卻不具備有效的抗菌性能，病原菌可在口罩表面存活長(zhǎng)達(dá)數(shù)天時(shí)間，增加了二次感染的風(fēng)險(xiǎn)。疫情期間，由于大量一次性口罩的使用，導(dǎo)致環(huán)保壓力也隨之增加。因此，開發(fā)一種可重復(fù)使用且能高效殺死微生物的抗菌型口罩具有重要意義。


  陜西師范大學(xué)唐艷麗課題組長(zhǎng)期致力于新型共軛聚合物的設(shè)計(jì)合成及其在抗菌/抗腫瘤治療等生物醫(yī)藥方面的應(yīng)用研究。共軛聚合物由于其具有良好的光敏特性和生物相容性，在抗菌材料的應(yīng)用上顯示出了巨大的潛力。近期，該課題組設(shè)計(jì)合成了一種陽(yáng)離子共軛微孔聚合物CCMPs，通過(guò)簡(jiǎn)單地將反應(yīng)液噴涂至口罩表面，控制一定的反應(yīng)條件，反應(yīng)單體可以在口罩纖維表面原位聚合形成均勻的CCMPs涂層。CCMPs涂層的抗菌機(jī)理如圖1所示：一方面，CCMPs骨架上修飾了大量的季銨鹽側(cè)鏈，這些帶正電的季銨鹽基團(tuán)可以與表面帶負(fù)電的微生物緊密結(jié)合，破壞微生物膜的完整性，使內(nèi)容物外流，導(dǎo)致微生物死亡；另一方面，CCMPs具有延長(zhǎng)的共軛骨架結(jié)構(gòu)，其作為一種高效的光敏劑，可以在光照下產(chǎn)生大量的活性氧物質(zhì)，對(duì)微生物造成不可逆的損傷。在實(shí)際應(yīng)用中，CCMPs涂層可以在太陽(yáng)光照射下實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的光動(dòng)力和接觸式雙重抗微生物模式，而在光照較弱或黑暗狀況下，CCMPs涂層可以利用接觸式抗菌實(shí)現(xiàn)良好的抗菌效果。該工作為未來(lái)抗菌型防護(hù)用品特別是抗菌型口罩的開發(fā)提供了新的思路。相關(guān)工作以“Cationic Conjugated Microporous Polymers Coating for Dual-modal Antimicrobial Inactivation with Self-Sterilization and Reusability Functions”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater. 2023, 2213440）。 


圖1 CCMPs涂層的抗菌機(jī)理圖


  實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該涂層具有高效快速的殺死模型菌的效果（圖2）。此外，CCMPs涂層在重復(fù)使用8次后，仍然具有良好的抗菌效果，對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌性能達(dá)95%以上，證明其具有優(yōu)異的可重復(fù)利用性（圖3a-c）。值得注意的是，CCMPs涂層的抗菌活性會(huì)隨環(huán)境濕度的增大而增加，即使暴露于潮濕環(huán)境，如呼吸使得濕度增加，該涂層仍能發(fā)揮高效的抗微生物作用。（圖3d和3e）。 


圖2 CCMPs涂層的殺菌效率 


圖3 CCMPs涂層的抗菌性能與重復(fù)使用次數(shù)及環(huán)境濕度的關(guān)系

  綜上所述，該研究工作充分證明了CCMPs涂層具有持久高效、廣譜抗微生物的性能，并且可以重復(fù)利用多次，其制備方法簡(jiǎn)單，在醫(yī)療衛(wèi)生防護(hù)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。


  陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院唐艷麗教授為該論文的通訊作者，研究生王諭澤為第一作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資金支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202213440

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