东华东军事和政院学俞建勇院士、覃小红教授团

2019-10-11 作者:新闻资讯   |   浏览(169)

该种纳米水凝胶具有较好的热力学稳定性,可以耐受织物后整理过程中的各种环境,开拓了其简洁便利的抗菌整理,可用于功能服装、医用绷带和多功能抗菌敷料及其它他生物医用纤维素基材料等领域。

在此研究基础上,通过在水凝胶骨架上修饰聚硫醚树枝状官能团构筑了水凝胶/纳米银纳米复合材料,硫醚键和银离子之间的强螯合作用使得水凝胶的载银量提高了将近30倍;螯合作用以及水凝胶的包裹作用有效地稳定了纳米银,通过调控硫醚官能团可以有效调控纳米银尺寸,小尺寸纳米银赋予了水凝胶优异的抗菌、抗藻防污性能,同时纳米银的缓释极大延长了这类复合材料的防污时效(东华东军事和政院学俞建勇院士、覃小红教授团队在棉纺织物抗菌防污领域研商进展。Polym. Chem., 2015, 6, 625;Colloid Polym Sci., 2016, 294,2021-2028)。进一步研究发现,纳米银和硫醚键之间的动态配位作用赋予了这类水凝胶很好的自修复性能(New J. Chem., 2016, DOI 10.1007/s00396-016-3967-7)。

近日,东华大学俞建勇院士、覃小红教授团队在棉织物抗菌防污领域取得重要研究进展,相关成果以《具有永久抗菌作用及抗细菌黏附特性的胍盐纳米凝胶》为题,发表在国际著名期刊《先进功能材料》。

该论文第一作者是东华大学纺织学院博士生韩华。此工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市教委科研创新计划重大项目等资助。

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该种纳米水凝胶具有较好的热力学稳定性,可以耐受织物后整理过程中的各种环境,开拓了其简洁便利的抗菌整理,可用于功能服装、医用绷带和多功能抗菌敷料及其它他生物医用纤维素基材料等领域。此工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市教委科研创新计划重大项目等资助。

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该纳米水凝胶通过破坏细胞膜,引起细胞裂解的方式快速杀死与之接触的细菌。与传统抗菌纳米水凝胶材料相比,该纳米水凝胶中的的抗菌成分以单体形式聚合于材料中,抗菌效果持久、生物相容性好、杀菌能力强、对预防伤口感染有积极作用。同时,该纳米水凝胶可接枝于棉织物材料表面,使棉织物本身具有持久抗菌防细菌黏附的功能,可有效防止细菌在棉织物上的繁殖增生。接枝后的棉织物经50次机械洗涤后,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效率仍可达86%以上。

该纳米水凝胶通过破坏细胞膜,引起细胞裂解的方式快速杀死与之接触的细菌。与传统抗菌纳米水凝胶材料相比,该纳米水凝胶中的的抗菌成分以单体形式聚合于材料中,抗菌效果持久、生物相容性好、杀菌能力强、对预防伤口感染有积极作用。同时,该纳米水凝胶可接枝于棉织物材料表面,使棉织物本身具有持久抗菌防细菌黏附的功能,可有效防止细菌在棉织物上的繁殖增生。接枝后的棉织物经50次机械洗涤后,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效率仍可达86%以上。

图3:有机硅水凝胶/纳米银复合防污涂层实海挂片图。

图2 抗菌纳米水凝胶接枝于棉织物后,棉织物具有优异的抗细菌黏附功能

该研究团队一直从事纺织材料与纺织品设计的前沿研究。针对前述问题,采用自由基聚合法将苯乙烯等单体聚合,一步法合成了具有持久抗菌与防细菌黏附的纳米水凝胶。该材料具有规则的球形结构,其中的抗菌盐酸胍链段和疏水聚己內酯分子链可有效预防细菌在棉织物表面的黏附。

最近,将上述发展的纳米银/水凝胶体系与低表面能有机硅弹性体有机结合起来,构筑了一种新型的硅水凝胶/纳米银复合防污涂层,二者形成了互穿网络结构,对海草、藤壶和水螅等污损生物具有明显的抑制吸附作用,1号样品实海挂片3个月后表面有大量的海草附着,6个月后藤壶附着量明显增加;5号样品(硅水凝胶/纳米银复合涂层)表面几乎没有海草、藤壶等污损生物附着,因而具有很好的应用前景。

发布 | 浙江理工大学杂志社 新媒体中心

据统计,每年约有100万相关感染的病例,为了减少越来越多的相关感染和社会经济负担,开发能够防止细菌基材表面的附着、增殖的抗菌材料特别是可长期稳定使用的抗菌纺织品至关重要。然而,整理过程复杂、生物相容性差、抗菌效果不持久等瓶颈问题仍然制约着抗菌纺织品的开发及推广。

图1:A) 双网络水凝胶的制备示意图;B) 牛血清蛋白在水凝胶表面的黏附量;C) 海藻在水凝胶表面的黏附量。

该研究团队一直从事纺织材料与纺织品设计的前沿研究。针对前述问题,采用自由基聚合法将苯乙烯、聚己内酯-甲基丙烯酸羟乙酯和聚六亚甲基胍-甲基丙烯酸酯等单体聚合,一步法合成了具有持久抗菌与防细菌黏附的纳米水凝胶。该材料具有规则的球形结构,其中的抗菌盐酸胍链段和疏水聚己€€酯分子链可有效预防细菌在棉织物表面的黏附。

中新网上海2月27日电随着现代生物医学的发展,细菌感染已成为一个日益严重的问题。东华大学27日披露,该校俞建勇院士、覃小红教授团队在棉织物抗菌防污领域取得重要研究进展,研发出一款纺织品,可长期稳定使用又能抗菌防污。相关成果以《具有永久抗菌作用及抗细菌黏附特性的胍盐纳米凝胶》为题,发表在国际著名期刊《先进功能材料》(AdvancedFunctionalMaterials)。

以上研究工作得到了国家重点基础研究发展“973”计划(2014CB643305)、浙江省创新团队(2011R50006)和国家自然科学基金等项目的资助。

随着现代生物医学的发展,细菌感染已成为一个日益严重的问题。据统计,每年约有100万相关感染的病例,为了减少越来越多的相关感染和社会经济负担,开发能够防止细菌基材表面的附着、增殖的抗菌材料特别是可长期稳定使用的抗菌纺织品至关重要。然而,整理过程复杂、生物相容性差、抗菌效果不持久等瓶颈问题仍然制约着抗菌纺织品的开发及推广。

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来源 | 东华大学

固体材料表面蛋白质的吸附、细胞及其他微生物的粘附会造成严重的生物污染,给生物医药领域、水净化处理、船舶、纺织品等工业领域造成重大危害。每年因生物污染造成的经济损失高达上百亿美元。水凝胶是一类以化学键或者物理交联作用形成的高度亲水化聚合物,兼具固体的稳定性和液体的流动性,可以高效抑制污损生物黏附,同时具有低毒、生物相容性好等优点,是一类绿色防污材料。但是传统的水凝胶机械力学性能差和功能单一等缺点极大地限制了水凝胶的实际应用。因而构建多种防污机制协同作用的复合型高力学强度水凝胶具有重要意义。

图1 纳米水凝胶接枝于棉织物赋予棉织物抗菌防细菌黏附功能,抗感染动物实验证实纳米水凝胶生物相容性优良

图2:A)树枝状水凝胶/纳米银复合水凝胶的制备示意图;B) 水凝胶的载银行为;C)海藻在复合水凝胶表面的黏附状态;D) 复合水凝胶抗菌行为。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋功能材料团队长期致力于复合型防污水凝胶材料研究。以复合化和功能化为导向,通过有机无机复合策略构筑了多种新型复合防污水凝胶。通过双网络策略,在两性聚电解质水凝胶网络中引入聚丙烯酰胺第二重网络构建了一类两性聚电解质/聚丙烯酰胺双网络水凝胶,机械力学性能提高了5-10倍,带不同电荷的双网络水凝胶对细菌和藻类表现出选择性抑制作用(sbf胜搏发网址,RSC Adv., 2016, 6, 4734)。通过有机无机复合策略,将季铵盐化的超支化聚乙烯亚胺纳米粒子引入HEMA水凝胶体系中构建了一类新型纳米复合水凝胶,其断裂拉升强度比HEMA水凝胶提高了3倍,季铵盐化超支化聚乙烯亚胺纳米粒子的引入使得纳米复合水凝胶表现出了优异的抗菌、抗藻防污性能(RSC Adv., 2016, 6, 60530)。

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