陕科大王学川教授/党旭岗副教授《Int. J. Biol. Macromol.》：新型淀粉基绿色抗菌材料制备新策略

2023-05-29 来源：高分子科技

不断增长的塑料化石消耗和相关的环境挑战（如塑料污染，温室气体排放，有毒添加剂）已引起了社会和学术界极大关注。目前，源于可持续资源的可生物降解和/或生物基产品取代化石基产品被认为是解决这类挑战的最有希望的解决方案。基于绿色廉价、可再生、易生物降解等优点，天然多糖已成为一类极具有开发潜力的生物质基尖端医用功能材料。然而天然多糖基生物聚合物容易受到细菌感染造成食品污染或者使患者感染细菌。因此，开发出具有低浸出潜力、生态友好性和高抗菌作用的绿色高分子材料势在必行。

最近，陕西科技大学王学川教授与党旭岗副教授提出了一种制备具有非浸出性、抗菌活性、无毒的可溶性氧化淀粉基非离子抗菌材料的新策略。该工作主要基于氧化玉米淀粉（OCS）独特的生物相容性和生物降解性以及绿色吲哚乙酸（IAA）小分子的独特反应性和抗菌性，通过简单的酯化反应将IAA单体接枝到OCS分子中，制备了一种新的可溶性氧化淀粉基非离子抗菌材料（OCSI），然后将其与聚己内酯（PCL）共混制得淀粉基抗菌膜材料（OCSI-PCL）。该研究所制备的可溶性氧化淀粉基非离子抗菌生物聚合物以下优势：（1）良好的生物相容性、可溶性和抗菌性；（2）制备过程简单、绿色、经济可行；（3）无毒、无浸出，且环境友好。

图1 OCSI的合成和抗菌机制示意图图2展示了OCSI和OCSI-PCL膜的抗菌性能。在2~20 μg/片的范围内，OCSI和OCSI-PCL对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌显示出良好的抗菌杀菌作用。当每片负载5 μg OCSI时，抗菌活性最强，OCSI的最低抑菌浓度为0.5 mg/mL。此外，SEM图像表明，OCSI-PCL膜上所的接种大肠杆菌细胞膜基细胞壁均受到了明显的破坏。可知，OCSI-PCL具有良好的抑制细菌生长和破坏革兰氏阴性细菌细胞膜的能力。

图2 (a) OCSI的最小抑制浓度；(b) OCSI和OCSI在每盘5μg负载量下的抗菌效果；(c) OCSI-PCL薄膜的抗菌效果；(d) 大肠杆菌在PCL和OCSI-PCL薄膜上生长的SEM图像；(e) 盘式扩散实验的培养皿图像，其中OCSI的最小抑制浓度（I和I''），OCS和OCSI在每片加载5μg时的抗菌效果（II和II''）以及OCSI-PCL10、OCSI-PCL20、OCSI-PCL30的抗菌效果（III和Ⅲ''）。其中，DMF用于对照实验。

该研究成果以New indoleacetic acid-functionalized soluble oxidized starch-based nonionic biopolymers as natural antibacterial materials为题于近日发表在International Journal of Biological Macromolecules上（DOI：10.1016/j.ijbiomac.2023.125071）。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/10.1016/j.ijbiomac.2023.125071

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（责任编辑：xu）

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