陕师大唐艳丽教授团队 AFM：具有自灭菌和可重复使用功能的阳离子共轭微孔聚合物涂层用于双模式抗微生物

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口罩是全球公认的能有效缓解呼吸道疾病传染的个人防护用具之一。目前常用的医用口罩主要是利用物理拦截和静电吸附作用过滤病原体，然而其自身却不具备有效的抗菌性能，病原菌可在口罩表面存活长达数天时间，增加了二次感染的风险。疫情期间，由于大量一次性口罩的使用，导致环保压力也随之增加。因此，开发一种可重复使用且能高效杀死微生物的抗菌型口罩具有重要意义。

陕西师范大学唐艳丽课题组长期致力于新型共轭聚合物的设计合成及其在抗菌/抗肿瘤治疗等生物医药方面的应用研究。共轭聚合物由于其具有良好的光敏特性和生物相容性，在抗菌材料的应用上显示出了巨大的潜力。近期，该课题组设计合成了一种阳离子共轭微孔聚合物CCMPs，通过简单地将反应液喷涂至口罩表面，控制一定的反应条件，反应单体可以在口罩纤维表面原位聚合形成均匀的CCMPs涂层。CCMPs涂层的抗菌机理如图1所示：一方面，CCMPs骨架上修饰了大量的季铵盐侧链，这些带正电的季铵盐基团可以与表面带负电的微生物紧密结合，破坏微生物膜的完整性，使内容物外流，导致微生物死亡；另一方面，CCMPs具有延长的共轭骨架结构，其作为一种高效的光敏剂，可以在光照下产生大量的活性氧物质，对微生物造成不可逆的损伤。在实际应用中，CCMPs涂层可以在太阳光照射下实现优异的光动力和接触式双重抗微生物模式，而在光照较弱或黑暗状况下，CCMPs涂层可以利用接触式抗菌实现良好的抗菌效果。该工作为未来抗菌型防护用品特别是抗菌型口罩的开发提供了新的思路。相关工作以“Cationic Conjugated Microporous Polymers Coating for Dual-modal Antimicrobial Inactivation with Self-Sterilization and Reusability Functions”为题发表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater. 2023, 2213440）。

图1 CCMPs涂层的抗菌机理图

实验结果表明，该涂层具有高效快速的杀死模型菌的效果（图2）。此外，CCMPs涂层在重复使用8次后，仍然具有良好的抗菌效果，对金黄色葡萄球菌的抗菌性能达95%以上，证明其具有优异的可重复利用性（图3a-c）。值得注意的是，CCMPs涂层的抗菌活性会随环境湿度的增大而增加，即使暴露于潮湿环境，如呼吸使得湿度增加，该涂层仍能发挥高效的抗微生物作用。（图3d和3e）。

图2 CCMPs涂层的杀菌效率

图3 CCMPs涂层的抗菌性能与重复使用次数及环境湿度的关系

综上所述，该研究工作充分证明了CCMPs涂层具有持久高效、广谱抗微生物的性能，并且可以重复利用多次，其制备方法简单，在医疗卫生防护等方面具有广泛的应用前景。

陕西师范大学化学化工学院唐艳丽教授为该论文的通讯作者，研究生王谕泽为第一作者。该工作得到了国家自然科学基金的资金支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202213440

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