陕科大王学川/党旭岗《ACS AMI》：具有优异生物相容性、不可浸出性和聚合物混溶性的生态友好型纤维素基抗菌聚合物

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近日，陕西科技大学生物质与功能材料研究所王学川教授/党旭岗副教授报道了一种具有优异的生物相容性，不可浸出性和聚合物混溶性生态友好型纤维素基非离子抗菌聚合物。该纤维素基非离子抗菌聚合物不仅实现了天然生物资源的可持续和高价值利用，并为发展绿色生物质基抗菌材料提出了新的建议。相关研究成果发表于国际材料科学领域著名期刊ACS Applied Materials & Interfaces。

随着石油化工技术的发展，越来越多的石油基合成聚合物被广泛运用在各个领域(伤口敷料、医疗器械、食品包装)。然而，石油基聚合物的广泛应用已引发了日益严重的环境污染和人类健康问题，促使科学家不断寻找环保和安全的替代品。纤维素作为一种丰富的天然生物质有机高分子材料，基于其良好的性能（成膜、可生物降解及生物相容性等），可用以解决目前人类所面临的许多问题。

基于此，本研究主要利用天然纤维素（MCC）良好的可再生性、生物相容性、生物降解性和成膜特性等，以及吲哚衍生物良好的快速反应性、无毒性和抗菌特性，通过可持续简易一锅法制备了两种富含末端吲哚基团的新型纤维素基抗菌聚合物(MIPA和MICA)。所制得的MICA和MIPA具有高热稳定性(T_max > 300)和玻璃化转变温度(T_g > 90)以及良好的溶解度(可溶于极性非质子有机溶剂)、细胞活性和杀菌性能。此外，MICA和MIPA与PVA具有良好的混溶性，所制备的复合膜具有良好的热稳定性、相相容性、透明性和力学性能。由此可知，MICA和MIPA作为新型环保型可溶性非离子抗菌材料，不仅具有良好的溶解度、杀菌性能和生物相容性，而且可以有效实现天然纤维素资源的高价值利用，替代传统不可降解的石油材料，有望在医疗器械、食品包装等领域得到应用，为发展绿色生物质基抗菌材料提出了新的建议。

图1展示了MICA和MIPA的合成机理及性能特征示意图。

图2展示了新型可溶性纤维素基抗菌材料MICA和MIPA的抗菌效果。所制备的MICA和MIPA对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出了良好的抗菌性能，SEM图像表明PVA-MICA和PVA-MIPA膜上所的接种细菌细胞膜均受到了明显的破坏。可知，PVA-MICA和PVA-MIPA膜具有良好的抑制细菌生长和破坏细菌细胞膜的能力。

图3展示了新型可溶性纤维素基抗菌材料MICA和MIPA与PVA的非浸出性与相相容性，形成的PVA-MICA和PVA-MIPA薄膜表面保持了连续的光滑结构，显示出PVA、MICA和MIPA之间良好的相容性和成膜透明性。

图4. PVA-MICA膜与PVA-MIPA膜的生物相容性

该研究成果以Eco-Friendly Cellulose-Based Nonionic Antimicrobial Polymers with Excellent Biocompatibility, Nonleachability, and Polymer Miscibility发表于国际材料领域著名期刊ACS Applied Materials & Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.3c10902）。陕西科技大学硕士研究生余珍福为该论文的主要完成人，通讯作者是陕西科技大学生物质与功能材料研究所党旭岗副教授。

原文链接： 

https://doi.org/10.1021/acsami.3c10902

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