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两性离子聚合硫叶立德新一代防污杀菌材料

开心的月饼 2023-09-13 14:03:44 健康养生

细菌在植入物、导管、呼吸管和其他医疗部件表面形成生物膜,对健康构成严重危害。在《AngewandteChemie国际版》杂志上,荷兰的一个研究小组现在推出了一种基于聚硫叶立德的新材料,当用作涂层时,可以有效抑制这种称为“结垢”的过程。该涂层最大限度地减少了细菌对表面的粘附,也是一种杀菌剂,同时不影响哺乳动物细胞。

两性离子聚合硫叶立德新一代防污杀菌材料

组织成生物膜的细菌特别顽固,通常对抗生素产生耐药性。据估计,医院内65%的感染源自生物膜。原因通常是患者皮肤的传染性细菌或血液中循环的病原体污染。

第一步是将细菌粘附到表面。为了抑制这种情况,暴露的表面涂有防污涂层,通常由聚乙二醇(PEG)制成。PEG与水分子结合,然后形成水合层,这是防止生物分子和细菌细胞吸附的有效屏障。然而,最近的研究表明,PEG也有缺点,因为它似乎会引发免疫反应。

另一种解决方案是聚甜菜碱,一类两性离子聚合物。两性离子是一种同时带有正电荷和负电荷的分子。最近的研究表明,随着正负电荷之间的距离变小,防污性能增强。

这些物质中最有效的应该是带负电的原子与带正电的原子直接相邻——这是传统甜菜碱结构无法满足的要求。然而,这正是叶立德独特的结构特征。例如,在硫叶立德中,带正电的硫离子直接与带负电的碳原子结合。

由荷兰奈梅亨拉德堡德大学的DanielaA.Wilson和KevinNeumann领导的团队生产了基于硫叶立德的两性离子聚合物,聚(硫叶立德)缩写为P(SY),其在主链上显示硫叶立德作为侧链聚苯乙烯。研究小组表明,新型P(SY)的防污性能超过了PEG。这似乎是协同效应的结果。

与PEG一样,P(SY)会产生水化层,抑制细菌和生物分子的粘附。与PEG不同,P(SY)还会降低克服水化层屏障的细菌的活力。

据推测,它们最初通过静电引力与叶立德基团结合。一旦它们与疏水性聚苯乙烯主链接触,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(硫叶立德)涂层上生长的。


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