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什么是自杀菌聚合物?

图片来源:Kriengsak tarasri/Shutterstock.com

通过使用固有的生物杀灭表面使接触的病原体失活的能力是控制有害微生物在医疗行业、公共交通和其他具有通过污染表面传播病原体高风险的部门传播的一些最新战略的核心。

今天,传染病是全球第二大死亡原因,仅次于心脏病。

传统上,减轻病原体传播的最常见策略是基于化学消毒剂(如漂白剂、过氧化氢和洗涤剂)或重复暴露于辐射(紫外线)。然而,这两种方法都可能损坏处理过的表面,对环境产生不利影响,或引入额外的健康问题。

特别是,抗生素和消毒剂的不受控制的使用造成了环境污染,并导致耐药病原体的出现。

天然抗菌表面有效预防感染

具有杀生物特性的新型功能化材料和涂层的开发提供了一种可防止细菌、病毒和真菌繁殖和欧洲杯足球竞彩增殖的替代方法。

大多数工程生物杀灭材料采用金属(银或铜)或金属氧化物(ZnO或T欧洲杯足球竞彩iO)2)纳米颗粒附着欧洲杯猜球平台在聚合物基质上或嵌入在聚合物基质中。

纳米粒子释放的金属离子可以与细菌细胞壁中含硫的蛋白质相互作用,导致细胞故障或欧洲杯猜球平台干扰离子通过细胞呼吸链的传输。在紫外线和湿度的照射下,一些金属纳米颗粒(如TiO2)产生高度活性的自由基。欧洲杯猜球平台所有这些机制都可能导致微生物死亡,并在抗菌应用中得到越来越多的应用。

然而,金属纳米颗粒的制造成本很高,而且纳米级金属欧洲杯猜球平台有可能渗入环境,污染食物链和栖息地。

扩大抗菌材料库欧洲杯足球竞彩

美国北卡罗来纳州立大学(NCSU)的材料科学家与波士顿大学和Kraton公司的同事一起开发了一种新型的自杀菌聚合物,可以有效地灭活微生物,包括导致COVID-19疾病的SARS-CoV-2病毒。

聚合物的抗菌性能源于其独特的分子结构。它属于一种称为阴离子多嵌段共聚物的材料,由化学性质欧洲杯足球竞彩不同的长大分子链连接在一起。

Self-Sterilizing功能化嵌段共聚物

由于聚合物链组成块之间的热力学不相容,这种大分子排列可以自发地自组装成多功能的纳米结构材料。欧洲杯足球竞彩

NCSU化学与生物分子工程系的Richard Spontak教授的研究小组与古陆公司该公司最初研究了一系列磺化嵌段共聚物作为水淡化和燃料电池技术纳米结构膜的潜在应用。

其中一种正在研究的共聚物是一种被称为TESET的五嵌段共聚物(由五个独立的块组成)。中间区块被磺酸(含硫的有机酸)化学功能化。

由于其独特的结构,中间嵌段磺化嵌段共聚物可以保持一个强大的分子网络,同时允许离子或极性液体,如水,通过聚合物层。

当TESET从环境中吸收水分时,水合磺酸基团会释放质子,这些质子可以穿过纳米结构聚合物网络,并大幅降低材料表面的pH值。

尽管许多微生物可以在低pH的酸性环境中生存,但无论外界条件如何,它们都需要保持一个中性的内部pH。pH值的剧烈和突然变化可以灭活或杀死任何与聚合物接触的微生物。

有效灭活耐药病原体

研究人员测试了这种自灭菌聚合物对抗几种类型的病原体,包括耐甲氧西林的病原体金黄色葡萄球菌vancomycin-resistant (MRSA)肠球菌都有效,特鲍曼不动杆菌以及一种流感病毒。

Spontak教授的团队发现TESET的生物杀灭活性可以通过调节聚合物链上磺酸官能团的数量来控制。当超过40%的中间区块亚基被磺酸功能化时,该聚合物在5分钟内杀死了99.9999%的每一个被测试的菌株(没有观察到菌落形成)。

波士顿大学国家新发传染病实验室(NEIDL) 4级生物安全实验室进行的其他测试表明,自灭菌阴离子聚合物可以迅速灭活SARS-CoV-2,在仅5分钟内将病毒活性降低99.9%。该聚合物还可以完全灭活普通感冒病毒HCoV-229E,活性在20分钟内降低99.998%。

易于恢复的抗菌性能

当与带正电的离子(阳离子)相互作用时,磺酸基团被中和,聚合物的抗菌性能在反复接触微生物悬浮液时会逐渐降解然而,科学家们发现,这种聚合物可以通过暴露在去除磺酸基阳离子的酸性溶液中完全再生。

一种用于高接触面的新型抗菌聚合物

这种新型自杀菌聚合物可作为涂层,用于医疗保健设施、公共交通和医疗设备和手机等消费品的各种高接触表面。

TESET还可作为个人防护设备、纺织品和包装的可更换的剥皮粘贴薄膜。2020欧洲杯下注官网

一系列具有不同磺化程度的TESET聚合物可从古陆公司品牌名为BIAXAM™. Kraton正在寻求美国环境保护署(EPA)的监管批准,以提供比亚沙姆™ 作为一种经久耐用的抗菌材料。

参考文献和进一步阅读

北卡罗来纳州立大学研究人员证明自杀菌聚合物对SARS-CoV-2有效。(在线)www.news.ncsu.edu可以在:https://news.ncsu.edu/2021/02/polymers-inactivate-sars-cov-2(2021年3月16日通过)。

涂料世界(2020)Kraton寻求BIAXAM作为自杀菌磺化聚合物的批准。(在线)www.coatingsworld.com可以在:https://www.coatingsworld.com/content-microsite/cw_covid-19/2020-09-11/kraton-seeking-approval-for-biaxam-as-self-sterilizing-sulfonated-polymer(2021年3月16日通过)。

b . Balasubramaniam,(2021)抗菌和抗病毒功能材料:应对covid -19类大流行的化学和生物活性。欧洲杯足球竞彩ACS药理学。翻译。Sci。, 4, 1, 8–54. 网址:https://doi.org/10.1021/acsptsci.0c00174

b.s. T. Peddinti,, (2021) SARS‐CoV‐2和人类冠状病毒在自消毒阴离子聚合物上的快速和重复失活。放置科学。, 2003503。可以在:https://doi.org/10.1002/advs.202003503

b.s. T. Peddinti,,(2019)固有的自杀菌带电多嵌段聚合物,可在几分钟内杀死耐药微生物。霍里斯母校。, 6, 2056-2062. 网址:https://doi.org/10.1039/C9MH00726A

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Cvetelin Vasilev

作者

Cvetelin Vasilev

Cvetelin Vasilev拥有物理学学位和博士学位,目前在谢菲尔德大学(University of Sheffield)从事生物物理学工作。作为一名有20多年研究经验的科学家,他是应用先进显微镜和光谱学技术更好地理解“软”复杂系统组织的专家。Cvetelin在聚合物科学、生物物理学、纳米制造和纳米生物光子学等领域的同行评议期刊上发表了40多篇论文(h指数为17)。欧洲杯线上买球

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    古陆公司。(2021年3月17日)。什么是自杀菌聚合物?AZoM。于2021年9月27日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20228检索。

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  • 哈佛

    古陆公司。2021。什么是自杀菌聚合物?. 亚速姆,2021年9月27日查看,//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20228.

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