19年8月5日
北卡罗来纳州立大学的研究人员发现，弹性聚合物具有广谱抗菌特性，可以在几分钟内杀死一系列病毒和耐药细菌，包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。研究人员对六种细菌进行了聚合物测试，包括三种抗生素耐药菌株：耐MRSA、耐万古霉素的屎肠球菌和耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌。当40%或更多的相关聚合物单元含有磺酸基时，聚合物在五分钟内杀死了99.9999%的每种细菌。研究人员还测试了这种聚合物对抗三种病毒：狂犬病模拟病毒、流感病毒株和人类腺病毒株。
“这种聚合物能够在5分钟内完全摧毁流感和狂犬病模拟物，”北卡罗来纳州立大学生物科学副教授、该论文的合著者弗兰克·斯科勒(Frank Scholle)说。“虽然含有较低浓度磺酸基团的聚合物对人体腺病毒没有实际效果，但在较高的磺酸浓度下，它可以摧毁99.997%的病毒。”“我们在探索一种不同的方法来创建抗菌材料,当我们观察到一些有趣的行为从这个聚合物和决定在更大的深度,探讨其潜在的“富Spontak说共同通讯作者的一篇论文工作和杰出的化学和生物分子工程学教授数控状态。“我们的发现非常有希望作为现有材料相关方法对抗耐药病原体的替代武器。这在医院或医生办公室等临床环境以及老年生活设施中尤其有用，在这些地方，病原体传播可能会产生可怕的后果。”
这种聚合物的抗菌性能来源于其独特的分子结构，它将水吸引到一系列重复单元上，这些重复单元通过磺酸基团进行化学修饰（或功能化）。“当微生物与聚合物接触时，微生物表面的水与聚合物中的磺酸官能团相互作用，形成一种酸性溶液，迅速杀死细菌，”北卡罗来纳州化学副教授、论文合著者雷扎·吉拉迪（Reza Ghiladi）说。“通过控制聚合物中磺酸官能团的数量，可以使这些酸性溶液的效力或多或少。”
研究人员的一个担忧是，随着时间的推移，聚合物的抗菌效果可能会逐渐恶化，因为当磺酸基团与水中带正电荷的离子(阳离子)相互作用时，它们会被中和。然而，他们发现聚合物可以通过暴露在酸性溶液中完全“充电”。“在实验室环境下，你可以把聚合物浸入强酸中，”Ghiladi说。“但在其他环境中，比如医院病房，你可以简单地在聚合物表面喷洒醋。”这个“再充电”过程之所以有效，是因为每当一个带负电荷的磺酸基团与水中的阳离子结合时(聚合物与微生物接触时就会发生这种情况)，磺酸基团就会变成电中性。这使得酸性基团对微生物不起作用。但是，当中和后的聚合物受到酸的作用时，这些官能团可以与酸的质子交换结合的阳离子，使磺酸基团再次活跃，并准备好杀死微生物病原体。Ghiladi说:“我们在这里所做的工作突出了一种有希望的新方法，即创建抗菌表面，用于对抗耐药病原体，特别是医院获得性感染。”Spontak补充道:“像这样的功能块聚合物具有高度的通用性——可用于水处理介质、软执行器、太阳能电池和气体分离膜——而且对环境无害，因为它们可以很容易地回收和重复使用。”“这些功能使它们特别有吸引力，适合广泛使用。
“这项工作只关注Kraton Polymers生产的一个聚合物系列，”Spontak说。“我们非常渴望看到如何进一步修改这种聚合物和其他聚合物，以保持这种有效和快速的抗菌性能，同时改善其他对其他应用有吸引力的特性。”
这篇论文发表在《材料视野》(Materials Horizons)杂志上，题为“内在的自灭菌带电多嵌段聚合物，在几分钟内杀死耐药微生物”。这篇论文的第一作者是Bharadwaja s.t. Peddinti，一位北卡罗来纳州立大学的博士生。该论文的合著者是北卡罗来纳州立大学(NC State)的本科生玛丽安娜·瓦格斯(Mariana Vargas);以及宝洁公司的史蒂文·史密斯。这项工作得到了北卡罗来纳州无纺布研究所的支持。研究人员获得了北卡州细胞和分子成像设施的成像援助，该设施由美国国家科学基金会资助，资助编号为DBI-1624613。
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