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陜科大王學川/黨旭崗、四川大學王彩虹 CEJ：可溶性纖維素基抗菌材料可持續簡易合成新策略

2023-06-05 來源：高分子科技

隨著石油化工技術的發展，越來越多的石油基合成聚合物被廣泛運用在各個領域(傷口敷料、醫療器械、食品包裝)。然而，石油基聚合物的廣泛應用已引發了日益嚴重的環境污染和人類健康問題，促使科學家不斷尋找環保和安全的替代品。纖維素作為一種豐富的天然生物質有機高分子材料，基于其良好的性能（成膜、可生物降解及生物相容性等），可用以解決目前人類所面臨的許多問題。

最近，陜西科技大學生物質與功能材料研究所王學川教授、黨旭崗副教授與四川大學王彩虹副教授合作，提出了一種制備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纖維素基抗菌材料的新策略，相關研究成果發表于國際化工領域著名期刊Chemical Engineering Journal (IF: 16.744)。主要利用天然纖維素（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)良好的快速反應性、無毒性和抗菌特性，通過可持續簡易一鍋法制備了一種新型可溶性纖維素基抗菌材料（CIs）。所制備生物質抗菌材料具有以下優點：(1)具有良好的生物相容性、溶解性、細胞生物活性、熱穩定性和抗菌性能；(2)與其它聚合物的具有良好的混溶性；(3)原料廉價易得，使用“可持續一鍋法”合成，簡單高效；（4）經在水中浸泡后不會發生浸出和遷移，具有無毒性和環境友好性。本研究不僅實現了天然生物資源的可持續和高價值利用，并為發展綠色生物質基抗菌材料提出了新的建議。

圖1. CIs的合成及性能特征示意圖

圖2展示了新型可溶性纖維素基抗菌材料CIs與PCL-CI的抗菌效果，所制備的CI1、CI2、CI3、CI4和CI5表現出了良好的抗菌性能，其中取代度較高的CI3對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌作用最強。由CI3與PCL復配制備的PCL-CI20膜的SEM圖像表明，PCL-CI20膜上所的接種大腸桿菌細胞膜及細胞壁均受到了明顯的破壞。可知，PCL-CI20具有良好的抑制細菌生長和破壞細菌細胞膜的能力。

圖2

圖3. PCL-CI10、PCL-CI15、PCL-CI20的生物相容性

該研究成果以Sustainable one-pot synthesis of novel soluble cellulose-based nonionic biopolymers for natural antimicrobial materials發表于國際化工領域著名期刊Chemistry Engineering Journal（DOI: 10.1016/j.cej.2023.143810）。陜西科技大學碩士研究生余珍福為該論文的主要完成人，通訊作者是陜西科技大學生物質與功能材料研究所黨旭崗副教授和四川大學王彩虹教授。

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

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（責任編輯：xu）

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