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新型高分子涂層與細菌發表分手“宣言”
文章來源:未知     點擊數: 次     更新時間:2019-07-10 14:56

 環化聚合物以其獨特的結構(緊湊的三維結構、高官能團密度等)和性能(高轉變溫度、低特性粘度等)得到了廣泛的關注, 然而,環化聚合物的有效合成一直是化學家們面臨的挑戰。

 

Wang Wenxin團隊一直致力于聚合物結構的可控研究,近日,該團隊通過多烯基單體(MVMs)的可控聚合制備了單鏈環化/打結聚合物(SCKPs),該聚合物呈均勻的納米顆粒形態及窄的多分散性,結構中含有多個懸垂的乙烯基。采用類似的方法,Newland等人以2-二甲胺基甲基丙烯酸乙酯(DMAEMA)、二硫鍵聯二甲基丙烯酸二甲酯(DSDMA)和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸二甲酯(PEGMEA)為共聚體制備了SCKPs,并將其作為非病毒基因傳遞載體,該SCKPs具有較好的生物相容性和較高的基因轉染效率。Gao等人通過乙二醇二甲基丙烯酸酯((EGMDA)與甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚制備了SCKPs,發現SCKPs能顯著降低聚合物的熔融粘度。MVMs種類和可控聚合方法的多樣性使得SCKPs的組成具有很大的可調性,可以預期,與其他結構的聚合物相比,SCKPs在不同的應用中將表現出獨特的性能。

 

醫院里,醫療器械表面的細菌會引起交叉感染,針對這一嚴重的問題,科學家致力于開發具有抗菌表面的醫療器械,一個有前途的方法是開發新的聚合物涂層以防止細菌粘附。Alexander等人最近的研究表明,由含有環狀烴基的丙烯酸酯單體通過自由基光聚合制備的聚合物涂層能有效地減少細菌的附著,然而,制備的聚合物涂層具有堅硬的玻璃狀表面,力學性能較差,容易形成生物膜,此外,粗糙的表面也可能對組織造成損傷。為了克服這些缺點,Alexander等人通過引入軟段組分提高了高分子膜的力學性能,但對抗菌性能有一定的影響。除了難以形成均勻的高分子膜外,膜中未反應的單體更是會對組織或細胞產生嚴重的安全風險。

 

針對上述問題,近日,愛爾蘭都柏林大學查爾斯皮膚病學研究所Wang Wenxin教授報道了以四種多烯基單體(MVMs)為原料,通過可逆加成-斷裂-鏈轉移(RAFT)均聚反應合成了四種SCKPs,并將其涂覆在玻璃基材上,通過紫外光固化制備了SCKP薄膜,同時揭示了單鏈環化/打結結構對提高SCKP的抗菌性能的機理。相關工作以題目為“Bacterial-Resistant Single Chain Cyclized/Knotted Polymer Coatings”發表在《Angewandte Chemie International Edition》上。

 

亮點

 

1、制備了新型結構(單鏈環化/打結)的抗菌性聚合物材料(SCKPs),與其他結構聚合物材料的抗菌性相比,SCKPs具有更好的抗菌性,可減少75%的細菌附著和生物膜形成;

 

2、研究了SCKPs抗菌作用機理,結果表明,單鏈環化/打結結構引起的聚合物表面形態和疏水性能的改變是提高SCKPs抗菌性能的關鍵。

 

圖文解析

 

圖1. SCKPs的合成,SCKP膜的制備及抗菌性示意圖

 

 

圖2. TDDA的聚合過程變化

 

(A)不同時間點下TDDA聚合物的GPC曲線;(B) 重均分子量(Mw)和分子量分布(PDI)對TDDA單體轉化率的依賴性。

 

圖3. SCKP膜的制備及其抗菌附著效果評價

 

(A) 旋涂法涂覆聚合物的示意圖;(B)不同表面基質經大腸桿菌培養后的熒光圖像;(C)不同表面基質的相對GFP強度。

 

圖4. K-TDDA和非SCKP薄膜的表面形貌和疏水特性

 

(A)K-TDDA(左圖)和非SCKP(右圖)的SEM圖像,比例尺,25μm;(B)K-TDDA薄膜的AFM剖面圖,左側AFM圖像中的紅線部分所對應的AFM地形圖(左欄)和高度剖面圖(右欄);(C) 非SCKP和K-TDDA薄膜的水接觸角,比例尺:A,25μm;B,200 nm。

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