寧波材料所在抗生涂層方面取得進(jìn)展
目前的抗菌材料主要分為接觸式與釋放式。典型的接觸式抗菌的季銨鹽材料存在對革蘭氏陰性菌與特異耐性菌不敏感的缺點(diǎn)。釋放式抗菌材料把一些有毒性的物質(zhì)如抗生素、防腐劑、除藻劑、殺蟲劑、納米銀等包覆在聚合物中，通過緩釋來起到長期抗菌效果，但其存在與樹脂基體相容性差所造成的裝載量小、釋放快的缺點(diǎn)。因此，設(shè)計(jì)新的聚合物體系，開發(fā)出結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)、互補(bǔ)缺點(diǎn)的新材料是抗菌材料的重要發(fā)展方向。
中科院寧波材料所烏學(xué)東研究團(tuán)隊(duì)合成了如圖1所示的核殼結(jié)構(gòu)的聚合物膠囊。藍(lán)圈內(nèi)的部分是強(qiáng)親水性的超支化聚季銨鹽核，可以通過主客體之間的親水憎水作用來包埋防污劑；紅藍(lán)圈間的部分是可以與胺類固化劑反應(yīng)的帶有端環(huán)氧基的疏水性長碳鏈殼，能夠使聚合物與環(huán)氧樹脂相容復(fù)合；綠框內(nèi)為弱堿性條件響應(yīng)裂解的ester quat基團(tuán)。在海水的弱堿性環(huán)境中，殺生劑能夠緩釋滲出。其釋放速度可以由ester quat基團(tuán)的數(shù)量來調(diào)節(jié)。
這種聚合物膠囊的pH響應(yīng)性已經(jīng)通過甲基橙染料 (模擬分子)的包埋/緩釋模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了初步驗(yàn)證，如圖2所示。將染料用聚合物包埋后，所得絡(luò)合物放置在不同pH值的緩沖溶液中，隨時(shí)間的延長，ester quat基團(tuán)開始裂解，被包埋的染料就逐漸釋放出來。經(jīng)測試，每克膠囊能載0.56克山梨酸鈉防腐劑或0.24克四環(huán)素抗生素。在pH=8.2 (海水pH=7.9-8.3)的條件下，這種膠囊能夠在21天內(nèi)釋放75 ?mol的甲基橙染料分子。
該研究成果發(fā)表為：Betaine Ester-shell Functionalized Hyperbranched Polymers for Potential Antimicrobial Usage: Guest Loading Capability, pH Controlled Release and Adjustable Compatibility. Polymer, 2014, 55, 6261-6270. 相關(guān)專利為：一種支化聚季銨鹽及其合成方法，201410153693.8。
親水核疏水殼型包覆納米殺生劑的超支化聚合物膠囊
不同pH值下的染料緩釋實(shí)驗(yàn) (10分鐘至21天，pH從左到右為1.0, 3.4, 5.0, 7.0, 8.2, 9.2, 10.4)
含有超支化聚合物膠囊的環(huán)氧樹脂涂層
(表面事業(yè)部/中科院海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 韓金)