【所屬領域】
生物醫(yī)藥
【技術背景】
細菌是感染疾病和食源性疾病中常見的病原體，特別是在醫(yī)療資源匱乏和公共衛(wèi)生相對差的地區(qū)，細菌感染己成為近年來主要的健康威脅之一。目前，針對細菌感染問題的主要處理方法是使用抗生素。但是，近年來由于抗生素的濫用，導致了全球范圍內細菌耐藥性的增加以及耐藥菌感染的不斷加劇。因此，開發(fā)新型高效的廣譜抗菌材料勢在必行。
抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長的材料的總稱，一般根據其結構的不同可以分為以下幾大類：無機抗菌材料、有機抗菌材料、有機無機復合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機抗菌材料進行開發(fā)，將二者優(yōu)勢結合在一起，其最大的優(yōu)點是分子結構的可設計性。
【痛點問題】
目前已經有研究者開始嘗試合成锍鹽聚合物并將其作為抗菌類產品使用，如Kanazaw等的合成4 -乙烯芐基四亞甲基锍四氟硼酸鹽聚合物，結果顯示該類聚合物只對金黃色葡糖球菌在內的革蘭氏陽性類細菌抗菌活性較高，而對大腸桿菌在內的革蘭氏陰性類細菌的抗菌活性較低，廣譜性較差。而Hirayama合成的三（正烷基苯基）锍鹽（TAPSs）雖然抗菌活性高，但是其急性毒性和皮膚刺激比較強。由此，合成出毒性低且具有廣譜抗菌性的锍鹽類陽離子聚合物仍是本領域所面臨的技術難題。
【解決方案】
本成果提供了一種具有抗菌性能的锍鹽類陽離子聚合物及制備技術，該類基于锍鹽的陽離子聚合物具有較低的紅細胞溶血毒性：本成果锍陽離子聚合物在濃度HC50≥5300 μg/mL時，其紅細胞溶血率依舊≤50%，具有良好的生物相容性，可以達到抗菌劑使用的安全要求；具有優(yōu)異的抗菌效果，殺菌速度快，抗菌效果突出。在聚合物濃度為100 μg/mL時，即可對革蘭氏陽性類細菌及革蘭氏陰性類細菌均有99.9%的殺菌率，殺菌活性高，具有廣譜抗菌性能。
一種锍鹽類陽離子聚合物，包括式Ⅰ所示的重復單元：
所述式Ⅰ中，Rx選自碳原子數為4～10的烷基、-C2H4-O-C2H4-O-C2H4-、-(C2H4-O)d-C2H4或-CH2-CH(OH)-(Rm)a-CH(OH)-CH2-中的一種，其中，d為1～9的整數，Rm為碳原子數為2～10的烷基，a為0或1；
Ry選自碳原子數為4～10的烷基、-C3H6-O-C2H4-O-C3H6-、-CH2-CH(OH)-CH2-(O-C2H4)b-O-CH2-CH(OH)-CH2-、-CH2-CH(OH)-CH2-O-Rn-O-CH2-CH(OH)-CH2-或-CH2-CH(OH)-(Rf)p-CH(OH)-CH2-中的一種，其中，b為1～9的整數，Rn為碳原子數為2～10的烷基，Rf為碳原子數為2～10的烷基，p為0或1。
本實驗中，將紅細胞溶血率≤50%的最高聚合物濃度定義為HC50，紅細胞溶血率與聚合物生物相容性成反比，即紅細胞溶血率越低則聚合物的生物相容性越好，表明毒性越低。
本實驗中，MIC90代表抑菌率≥90%時的最低聚合物濃度，MBC代表抑菌率≥99.9%（無活菌落）的最低聚合物濃度。
【應用場景】
本成果所述锍鹽類陽離子聚合物的反應路線簡單且原料易于獲取，從抗菌性能及生物相容性來看，該類基于锍鹽的陽離子聚合物適用于食品包裝、醫(yī)療器械、玩具、家具家電、公共設施等多個領域，以減少細菌等微生物對人類造成的危害，具有較好的應用前景。
【知識產權】
該成果已申請多項中國發(fā)明專利，下表是部分展示：
【合作方式】
技術開發(fā)、技術服務、技術許可、技術轉讓、作價投資、面談等
【專家介紹】
饒靜一 ，任職于華中科技大學化學與化工學院，研究員（正高），博士生導師。2008年在中國科學技術大學獲得高分子科學與工程系獲得碩士學位，2014年在蘇黎世聯邦理工大學材料科學系獲得博士學位，曾任職瑞士聯邦材料科學與技術研究院、韓國高麗大學。研究方向為：耐高溫耐高壓電場高分子納米復合材料，聚合物氣凝膠超級絕熱節(jié)能材料以及生物醫(yī)用仿生材料。
【聯系方式】
成果編號：CG22014
