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陜師大唐艷麗教授團隊 AFM：具有自滅菌和可重復使用功能的陽離子共軛微孔聚合物涂層用于雙模式抗微生物

2023-02-21 來源：高分子科技

口罩是全球公認的能有效緩解呼吸道疾病傳染的個人防護用具之一。目前常用的醫用口罩主要是利用物理攔截和靜電吸附作用過濾病原體，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達數天時間，增加了二次感染的風險。疫情期間，由于大量一次性口罩的使用，導致環保壓力也隨之增加。因此，開發一種可重復使用且能高效殺死微生物的抗菌型口罩具有重要意義。

陜西師范大學唐艷麗課題組長期致力于新型共軛聚合物的設計合成及其在抗菌/抗腫瘤治療等生物醫藥方面的應用研究。共軛聚合物由于其具有良好的光敏特性和生物相容性，在抗菌材料的應用上顯示出了巨大的潛力。近期，該課題組設計合成了一種陽離子共軛微孔聚合物CCMPs，通過簡單地將反應液噴涂至口罩表面，控制一定的反應條件，反應單體可以在口罩纖維表面原位聚合形成均勻的CCMPs涂層。CCMPs涂層的抗菌機理如圖1所示：一方面，CCMPs骨架上修飾了大量的季銨鹽側鏈，這些帶正電的季銨鹽基團可以與表面帶負電的微生物緊密結合，破壞微生物膜的完整性，使內容物外流，導致微生物死亡；另一方面，CCMPs具有延長的共軛骨架結構，其作為一種高效的光敏劑，可以在光照下產生大量的活性氧物質，對微生物造成不可逆的損傷。在實際應用中，CCMPs涂層可以在太陽光照射下實現優異的光動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現良好的抗菌效果。該工作為未來抗菌型防護用品特別是抗菌型口罩的開發提供了新的思路。相關工作以“Cationic Conjugated Microporous Polymers Coating for Dual-modal Antimicrobial Inactivation with Self-Sterilization and Reusability Functions”為題發表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater. 2023, 2213440）。

圖1 CCMPs涂層的抗菌機理圖

實驗結果表明，該涂層具有高效快速的殺死模型菌的效果（圖2）。此外，CCMPs涂層在重復使用8次后，仍然具有良好的抗菌效果，對金黃色葡萄球菌的抗菌性能達95%以上，證明其具有優異的可重復利用性（圖3a-c）。值得注意的是，CCMPs涂層的抗菌活性會隨環境濕度的增大而增加，即使暴露于潮濕環境，如呼吸使得濕度增加，該涂層仍能發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使用次數及環境濕度的關系

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，并且可以重復利用多次，其制備方法簡單，在醫療衛生防護等方面具有廣泛的應用前景。

陜西師范大學化學化工學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。該工作得到了國家自然科學基金的資金支持。

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

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（責任編輯：xu）

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