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  “不良”細(xì)菌微生物的黏附危害是化學(xué)化工工業(yè)、食品工業(yè)、臨床醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)用材料、生化工程、海洋船舶防腐防污、工業(yè)和飲用水安全等研究和應(yīng)用領(lǐng)域中涉及的一個(gè)具有共性的、基礎(chǔ)性和普遍性的重大問(wèn)題，科學(xué)家們通過(guò)構(gòu)筑調(diào)控接觸或釋放型抗菌、超疏水和超親水物質(zhì)表面等防細(xì)菌黏附科學(xué)方法實(shí)現(xiàn)在基底的防微生物黏附，各自都存在著部分的局限性難題：?jiǎn)我豢咕嬖谒谰じ剑瑔我怀杷砻婵赡軙?huì)黏附部分親油性細(xì)菌，單一超親水對(duì)粗糙和多微孔結(jié)構(gòu)表面抗黏附欠缺，且其抗黏附機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

  廣州大學(xué)林璟副教授、美國(guó)田納西大學(xué)郭占虎副教授、美國(guó)馬里蘭大學(xué)張佩佩博士和華南理工大學(xué)周才龍博士共同研究提出由于細(xì)菌表面具有一定的親水和親油性，可構(gòu)筑含氟疏水疏油聚合物層實(shí)現(xiàn)細(xì)菌黏附，且通過(guò)設(shè)計(jì)合成不同結(jié)構(gòu)的反應(yīng)型抗菌季氨鹽單體接枝至高分子聚合物中實(shí)現(xiàn)其抗菌性并減少細(xì)菌黏附，其抗菌協(xié)同防黏附性能夠很好地實(shí)現(xiàn)織物表面的防細(xì)菌黏附，突破了粗糙和多微孔結(jié)構(gòu)表面抗黏附欠缺難題，并提出了織物表面的抗菌和防黏附模型，其構(gòu)筑和研究過(guò)程示意圖如圖1所示。

圖1 抗菌防黏附織物構(gòu)筑示意圖

  研究結(jié)果表明：自行分子設(shè)計(jì)合成的反應(yīng)型抗菌季氨鹽單體引入織物整理聚合物中，對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌最優(yōu)抗菌率分別達(dá)到99.98%和98.36%（見圖2和圖3），且抗菌率與分子結(jié)構(gòu)、含量、抗菌聚合物在織物的上漿率具有關(guān)聯(lián)性規(guī)律（見圖3）。此外，發(fā)現(xiàn)隨著含氟量的增加，也可顯著提高抗菌織物的抗菌活性（見圖4）。

圖2不同結(jié)構(gòu)和含量抗菌單體聚合物膜的抗菌熒光顯微鏡

圖3不同烷基鏈抗菌織物的抗菌率 (a), 不同抗菌單體含量抗菌織物的抗菌率(b), 不同上漿率抗菌織物的抗菌率(c).

圖4 不同含氟量對(duì)織物抗菌率影響圖(a)和抗菌織物F3(b)及F9(c)SEM-EDX

  關(guān)于防細(xì)菌黏附性：有趣的發(fā)現(xiàn)更加疏水的織物表面(具有更大的水接觸角)具有更高的抗菌黏附率，對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的最大防黏附率達(dá)到99.63%和99.14%(見圖5），其原因在于氟元素能夠牽移至織物涂層的表面(見圖4)，從而導(dǎo)致獲得更低的表面張力(圖5)和使得粗糙的織物表面變動(dòng)更光滑(見圖6)，疏水疏油特性使得具有更高的防細(xì)菌黏附性(圖7)。

圖5不同含氟量的抗菌織物的抗菌黏附率,水接觸角,表面能

圖6未整理和整理織物的3D形貌對(duì)比圖

圖7細(xì)菌黏附在空白織物和不同含氟織物表面SEM

  此外，抗菌織物的抗菌耐久性和抗黏附耐久性通過(guò)加速洗滌測(cè)試結(jié)果顯示，20次加速洗滌后的抗菌織物抗菌率對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌分別為98.83%和97.23%，保持了一個(gè)較低的下降率1.15%，細(xì)菌抗黏附率只下降了1.5%(圖8)進(jìn)一步證實(shí)了抗菌織物具有較好的抗菌耐久性和防細(xì)菌黏附耐久性。其原因是由于設(shè)計(jì)的抗菌單體能夠接枝共聚與樹脂體系使得抗菌活性物不溶出，不會(huì)隨時(shí)間變化而散失，且洗滌后織物表面的水接觸角改變小于10度，耐洗性較好。

圖8 F3的抗菌率和抗黏附率和F3表面的水接觸角(a), 20次加速洗滌后細(xì)菌在F3織物表面的SEM圖(b和c分別為金黃色葡萄球菌和大腸桿菌), F3織物的抑菌圈 (d和e分別為金黃色葡萄球菌和大腸桿菌), 抗菌織物的表面形態(tài)(f和g分別為洗滌前和洗滌后)和未改性的織物(h)

  最后，本研究提出抗菌和防細(xì)菌黏附性作用模型如圖9所示。結(jié)合透射電鏡織物抗菌作用模型被提出涉及三個(gè)連續(xù)過(guò)程：(I)細(xì)菌存活階段，(II)細(xì)菌破壞階段，(III)細(xì)菌死亡階段。

圖9(a)抗菌織物的抗菌模型，TEM圖((b)和(c)分別為原始的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌; (d)和(e)分別為處理12小時(shí)后金黃色葡萄球菌和大腸桿菌; (f)和(g)分別為處理24小時(shí)后金黃色葡萄球菌和大腸桿菌

具體研究詳見：

  Jing Lin,* XiaoYu Chen,ChunYan Chen, JieTao Hu, CaiLong Zhou,* XianFang Cai, Wei Wang, Cheng Zheng, PeiPei Zhang,* Jiang Cheng, ZhanHu Guo,* Hu Liu. Durably Antibacterial and Bacterially Antiadhesive Cotton Fabrics Coated by Cationic Fluorinated Polymers, ACS Applied Materials & Interfaces, 2018,10(7):6124–6136.

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b16235