陕科大王学川/党旭岗、四川大学王彩虹 CEJ：可溶性纤维素基抗菌材料可持续简易合成新策略

2023-06-05 来源：高分子科技

随着石油化工技术的发展，越来越多的石油基合成聚合物被广泛运用在各个领域(伤口敷料、医疗器械、食品包装)。然而，石油基聚合物的广泛应用已引发了日益严重的环境污染和人类健康问题，促使科学家不断寻找环保和安全的替代品。纤维素作为一种丰富的天然生物质有机高分子材料，基于其良好的性能（成膜、可生物降解及生物相容性等），可用以解决目前人类所面临的许多问题。

最近，陕西科技大学生物质与功能材料研究所王学川教授、党旭岗副教授与四川大学王彩虹副教授合作，提出了一种制备具有良好的生物相容性、溶解性、低浸出性和抗菌性能的新型可溶性纤维素基抗菌材料的新策略，相关研究成果发表于国际化工领域著名期刊Chemical Engineering Journal (IF: 16.744)。主要利用天然纤维素（MCC）良好的可再生性、生物相容性、生物降解性和成膜特性等，以及吲哚衍生物(IAA)良好的快速反应性、无毒性和抗菌特性，通过可持续简易一锅法制备了一种新型可溶性纤维素基抗菌材料（CIs）。所制备生物质抗菌材料具有以下优点：(1)具有良好的生物相容性、溶解性、细胞生物活性、热稳定性和抗菌性能；(2)与其它聚合物的具有良好的混溶性；(3)原料廉价易得，使用“可持续一锅法”合成，简单高效；（4）经在水中浸泡后不会发生浸出和迁移，具有无毒性和环境友好性。本研究不仅实现了天然生物资源的可持续和高价值利用，并为发展绿色生物质基抗菌材料提出了新的建议。

图1. CIs的合成及性能特征示意图

图2展示了新型可溶性纤维素基抗菌材料CIs与PCL-CI的抗菌效果，所制备的CI1、CI2、CI3、CI4和CI5表现出了良好的抗菌性能，其中取代度较高的CI3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌作用最强。由CI3与PCL复配制备的PCL-CI20膜的SEM图像表明，PCL-CI20膜上所的接种大肠杆菌细胞膜及细胞壁均受到了明显的破坏。可知，PCL-CI20具有良好的抑制细菌生长和破坏细菌细胞膜的能力。

图2

图3. PCL-CI10、PCL-CI15、PCL-CI20的生物相容性

该研究成果以Sustainable one-pot synthesis of novel soluble cellulose-based nonionic biopolymers for natural antimicrobial materials发表于国际化工领域著名期刊Chemistry Engineering Journal（DOI: 10.1016/j.cej.2023.143810）。陕西科技大学硕士研究生余珍福为该论文的主要完成人，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和四川大学王彩虹教授。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472302541X?dgcid=author#f0010

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（责任编辑：xu）

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