细菌性病原体每年在全世界造成数百万例疾病和死亡,抗菌纺织品因其能有效抑制细菌和真菌等微生物生长、维持个人和公共卫生而受到极大关注。低表面能的抗菌纺织品能通过减少细菌粘附,赋予织物抗菌效果,但疏水性界面的构建多涉及聚丙烯酸酯或氟碳化合物的使用,会影响织物的手感和透气性。另一方面,通过原位沉积纳米银等粒子能赋予纺织品高效的抗菌能力,但由于纳米粒子与纤维表面缺乏共价键作用力,造成织物水洗中易不同程度脱落,且具有潜在生物毒性,限制了其在纺织品抗菌整理中的应用。
硫辛酸是含有动态二硫键的天然小分子,在高温或还原状态下其二硫键易发生断裂,在冷却或氧化过程中会重建生成聚二硫化物。硫辛酸开环产生的巯基可用于还原过渡金属离子,并能通过配位键将纳米颗粒锚定至载体表面。
最近,江南大学王平教授课题组提出了一种生态友好的酶催化构建抗菌纺织品的方法。通过辣根过氧化物酶(HRP)催化氧化和原位还原沉积,构建了包埋纳米银的聚二硫化物网络结构,制备了具有高效抗菌和抗粘附功能的纺织品。具有低表面能的改性棉织物抑制了细菌增殖和生物被膜的形成,包埋在聚二硫键网络中的纳米银颗粒表现出优异的光热转换和ROS生成能力,赋予织物快速持久的抗细菌和抗真菌效果。改性棉织物与细菌接触30分钟或与真菌接触3小时后,抗菌率均达99.9%;得益于纳米粒子优异的光热转换特性,在100 mW/cm2辐照强度下照射10分钟后,改性织物表现出近100%的抗菌效率。基于酚类小分子聚合和聚二硫化物构建的双重网络结构,赋予改性织物多次细菌污染循环后仍具有较高的杀菌效果。同时,该抗菌纺织品基本保持了原有织物固有的服用性能,且生物相容性和血液相容性优良。这项基于酶催化氧化和纳米颗粒原位沉积、构建高效耐久抗菌纺织品的方法,为类似功能纺织品的结构设计和绿色制造提供了一种新的策略。
图1. 酶促多酚接枝聚合和包埋AgNPs制备抗菌纺织品过程及其多模式协同抗菌机制
图2. 含动态二硫键改性酪胺分子(mTA)的制备及酶催化氧化自聚合反应机理
图3. AgNPs沉积织物多模式协同抗细菌和抗真菌的机制分析
论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202420046