两性离子聚合硫酰化物-新一代防污杀菌材料
2024-10-09 18:58

两性离子聚合硫酰化物-新一代防污杀菌材料

  

  

  Zwitterio<em></em>nic polymeric sulfur ylides: antifouling coating with a synergistic effect

  在植入物、导管、呼吸管和其他医疗部件表面聚集成生物膜的细菌是严重的健康危害。在《Angewandte Chemie International Edition》杂志上,来自荷兰的一个研究小组介绍了一种基于聚硫酰基的新材料,当它被用作涂层时,可以有效地抑制这种被称为“结垢”的过程。该涂层最大限度地减少了细菌对表面的粘附,并且在不影响哺乳动物细胞的同时也是杀菌剂。

  组成生物膜的细菌特别顽固,往往对抗生素有抗药性。据估计,65%在医院获得的感染源于生物膜。其原因通常是患者皮肤上的传染性细菌或血液中循环的病原体的污染。

  第一步是细菌附着在表面上。为了防止这种情况,暴露的表面被涂上防污涂层,通常由聚乙二醇(PEG)制成。聚乙二醇与水分子结合,然后形成水合层——一个有效的屏障,防止生物分子和细菌细胞的不希望的吸附。然而,最近的研究表明,聚乙二醇也有缺点,因为它似乎会引发免疫反应。

  聚甜菜碱是一种两性离子聚合物。两性离子是一种同时带正电荷和负电荷的分子。最近的研究表明,随着正电荷和负电荷之间的距离越小,防污性能越好。

  这些物质中最有效的应该是带负电的原子直接靠近带正电的原子——这是传统甜菜碱结构无法满足的要求。然而,这恰恰是ylides独特的结构特征。例如,在硫烷中,带正电的硫离子直接与带负电的碳原子结合。

  荷兰奈梅亨内梅亨大学的Daniela A. Wilson和Kevin Neumann领导的一个研究小组生产了基于硫酰基的两性离子聚合物,聚(硫酰基)缩写为P(SY),它将硫酰基作为侧链显示在聚苯乙烯制成的主链上。研究小组发现,新的P(SY)具有比PEG更强的防污性能。这似乎是协同效应的结果。

  像PEG一样,P(SY)产生水合层,抑制细菌和生物分子的粘附。与PEG不同,P(SY)也降低了克服水合层屏障的细菌的生存能力。

  据推测,它们最初是通过静电吸引与酰基结合在一起的。一旦它们接触到疏水性聚苯乙烯骨架,它们的细胞膜就会变得多孔,细菌细胞就会死亡。相比之下,哺乳动物细胞不受P(SY)的影响;事实上,成纤维细胞(一种结缔组织)是在聚硫醚涂层上生长的。

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