香港科大唐本忠院士团队JACS：一锅法合成含氮阳离子的多功能聚电解质

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聚电解质在生物系统及生产生活中都扮演着重要角色，因此聚电解质的合成及性质探索对于仿生和开发新材料有着重要意义。传统的聚电解质合成方法主要通过对非离子型的聚合物进行后修饰，然而后修饰的产率难以达到100%，造成的聚合物链段缺陷难以除去。某些聚电解质通过偶联反应（如Heck和Sonogashira）得到，但是这些方法需要的离子型单体种类有限且昂贵。

近日，香港科技大学唐本忠院士团队与华南师范大学胡祥龙研究员合作，开发出一种新型聚电解质合成路线，成功制备出一系列多功能含氮阳离子的聚电解质。该聚合路线以简单易得的二炔、烯丙胺和极廉价的酸或盐为原料，在空气氛围中一锅法高效制备聚电解质，产率高达99%。与传统的聚电解质合成方法相比，该方法无需对聚合物进行后修饰，也不需要昂贵且种类有限的离子型单体。该方法不仅提供了新的聚电解质合成策略，还丰富了聚电解质的种类。

图1. “一锅法“聚合生成含氮阳离子的聚电解质

在聚合过程中原位生成的氮阳离子稠环有强烈的吸电子性质，因此通过引入不同给电子性质的单体，可以容易地调控所得聚电解质的发光波长。由于所得聚合物具有固态发光性质、优异的加工性、折光指数高且可调控，他们是制备二维荧光光刻图案的优秀材料，并在先进光电子器件中具有重要潜在应用。

图2. (A-C) 聚电解质P1a/2d/3a的聚集诱导发光性质; (D-E) 所得聚电解质的固态发光性质; (F-I) 所得聚电解质薄膜制备出的二维荧光光刻图案

此外，所得的含氮阳离子聚电解质在白光照射下具有很强的单线态氧产生能力，有望用于光动力杀菌。文中以聚电解质P1a/2e/3a为例证明了该系列聚电解质可用于细菌成像和高效杀灭高致病性的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA)。

图3. 聚电解质P1a/2e/3a用于对MRSA的体外成像及杀灭

图4. 聚电解质P1a/2e/3a在小鼠伤口感染MRSA的模型中杀灭细菌及促进伤口愈合

这一成果近期以“In Situ Generation of Azonia-Containing Polyelectrolytes for Luminescent Photopatterning and Superbug Killing”为题发表在《Journal of the American Chemical Society》上。文章的第一作者为香港科技大学的博士研究生刘晓琳和华南师范大学的硕士研究生李梦鸽，通讯作者为香港科技大学的唐本忠院士、林荣业教授和华南师范大学的胡祥龙研究员。

文章作者：

Xiaolin Liu#, Mengge Li#, Ting Han, Bing Cao, Zijie Qiu, Yuanyuan Li, Qiyao Li, Yubing Hu, Zhiyang Liu, Jacky W. Y. Lam*, Xianglong Hu*, Ben Zhong Tang*

文章题目：

In Situ Generation of Azonia-containing Polyelectrolytes for Luminescent Photopatterning and Superbug Killing

全文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04757

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