川大林煒教授課題組「綜述」：聚氨酯材料表面抗菌功能化研究進展

2020-09-17 小材科研

微生物在自然界中無處不在。細菌在植入體表面吸附形成的生物膜(biofilm)會阻礙藥物滲透，並造成術後感染問題。而微生物在公共場所中各種設施表面或者人們日常使用的物體表面的吸附和繁殖往往會形成生物汙損(bio-fouling)，這不僅增加了表面清潔保養成本，也是部分疾病傳染傳播的重要途徑。因此，構建抗菌防汙材料表面對人類健康具有重要意義。

表面塗層改性是解決表面微生物汙染最為簡單有效的途徑。聚氨酯材料作為一種嵌段聚合物，其原料品種多、分子結構可控性強，獨特的「微相分離結構」賦予其優異的綜合性能，因而作為最有實用意義的一種塗層材料在皮革工業、紡織服裝、生物醫用、航天航空、海洋防汙、家具防護和汽車塗料等領域已得到廣泛應用。但是，聚氨酯材料自身並不具備抗菌性，因此尋求合適的方法將合適的抗菌成分引入到聚氨酯基體中來構建持久抗菌的塗層材料，進而實現物體表面的抗菌功效，一直是相關應用領域研究學者的研究關注點。國內外學者在該方面開展了大量的研究工作，研發了多種抗菌聚氨酯材料。

近期，四川大學林煒教授課題組對該領域的研究進行總結並提出前瞻性展望，在國際重要期刊《Advances in Colloid and Interface Science》上發表了題為「Functional-modified polyurethanes for rendering surfaces antimicrobial: an overview」的綜述文章。論文的第一作者為專職博士後王春華，主要從事新型抗菌聚氨酯塗層的設計合成與應用研究。

該論文針對聚氨酯塗層抗菌改性的研究現狀，根據表面抗菌思路的不同，將其分為殺菌塗層和抗菌吸附塗層兩大類。在總結聚氨酯抗菌改性所使用抗菌劑種類的基礎上，著重從各種抗菌成分(基團)的抗菌機理、抗菌成分引入聚氨酯基體的方法與優缺點、塗層表面抗菌性能等3個方面綜述了聚氨酯材料表面抗菌功能化的研究進展，並對其存在的問題及未來的發展方向進行了展望。

圖1抗菌聚氨酯塗層的兩大抗菌機制示意圖：(a)殺菌; (b)抗菌吸附

在該綜述論文中，也簡要介紹了林煒教授課題組近年來針對皮革表面容易「黴變」（生物汙損）這一問題，在聚氨酯塗飾材料的抗菌功能化改性製備與合成方面做的系列研究工作，包括發表在Langmuir, Materials Science & Engineering C, RSC Advances, Progress in organic coating, European Polymer Jounal, Journal of Leather Science and Engineering等學術期刊上的相關研究成果。其最為重要的貢獻是將相關學科發展的基於 「抗菌吸附思路」來達到表面抗菌目的這一新理念引入到皮革學科，該新思路可有望解決皮革塗飾領域使用傳統的殺菌劑存在的耐藥性問題和潛在的安全風險問題。而且，該課題組針對這一抗菌吸附思路，設計發展了評價皮革表面的抗黴菌吸附（固-固界面）的方法，此方法可有效檢測黴菌在皮革表面的吸附和繁殖過程，這不僅有助於從微觀角度上理解皮革及其製品黴變機理，且突破了抗生物汙損材料常限於固-液界面研究及應用的局限。

該論文由我院林煒教授、加拿大新布倫瑞克大學Huining Xiao教授（加拿大工程院院士）作為共同通訊作者。

來源：四川大學

論文連結

https://authors.elsevier.com/c/1be0cRCISmzE

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