咪唑盐(聚)离子液体抗菌材料的设计合成及性能研究

Pathogenic bacteria, especially drug-resistant bacteria have become a serious threat to human health, and the development of antibacterial materials without bacterial resistance has drawn wide attention. This project intends to prepare poly(ionic liquid) based antibacterial materials taking advantage of the molecular structural designation of ionic liquid. Systematically study the influence of the cation/anion structures, functional substituent groups on the antibacterial properties of imidazolium-type ionic liquid monomers, homo-polymers and copolymer membranes through the combination of experiment and theory simulation. The correlation between the structures of ionic liquid small molecular and the corresponding antibacterial properties will be studied, as well as the guidline of the molecular design for the cationic antibacterial polymers. The study of this project provides theoretical and experimental basis for the poly(ionic liquid) materials and their application in antibacterial materials.

致病细菌尤其是耐药菌已经成为严重威胁人类健康的杀手，因此，研发不易产生耐药性的抗菌材料受到人们的日益重视。本项目利用离子液体的分子结构可设计性，合成咪唑盐(聚)离子液体抗菌材料。将实验测试和理论模拟有机结合，系统地研究阴、阳离子结构，取代基官能团化学组成等因素对离子液体单体、及其对应的均聚物、聚离子液体膜的抗菌性能的影响。通过对咪唑盐(聚)离子液体抗菌机理的研究，探究离子液体小分子化学结构与抗菌性能之间的关联。本项目通过对离子液体小分子构效变化规律的研究，为相应聚离子液体抗菌材料的分子设计提供指导，并促进(聚)离子液体抗菌材料的实际应用。

针对目前细菌感染，尤其是耐药细菌感染问题，研发不易产生耐药性的抗菌材料引起越来越多的关注。离子液体作为一类由阴、阳离子结构组成的化合物具有抑制和杀死细菌的性能，且不易引发耐药性，近年来被应用于制备抗菌材料。而离子液体化学结构和抗菌性能之间的构效关系仍有待揭示，同时离子液体小分子与相应聚合物抗菌性之间的关联性也有待考察。针对上述问题，本项目利用离子液体的分子结构可设计性，合成一系列(聚)离子液体抗菌材料主要开展两方面的工作：1）（聚）离子液体抗菌材料的构效关系研究，2）（聚）离子液体多功能抗菌材料的分子设计与应用。将实验测试和理论模拟有机结合，系统地研究阳离子结构，功能基团化学组成等因素对离子液体单体、及其对应的均聚物、聚离子液体膜的抗菌性能的影响。通过对 (聚)离子液体抗菌机理的研究，探究离子液体小分子化学结构与抗菌性能之间的关联。研究表明离子液体的化学结构（包括阳离子基团、聚合物链结构、功能基团手性及与离子液体键接方式）均可显著影响（聚）离子液体抗菌性能。此外，离子液体小分子抗菌性和对应均聚物抗菌性间存在一定关联性，表现出相似的抗菌趋势。在此基础上进一步发展兼具抗菌和其他功能（如细菌识别，细胞成像，生物膜抑制）的（聚）离子液体，拓展聚离子液体在抗菌材料领域的应用。本项目的开展对相应聚离子液体抗菌材料的分子设计提供一定理论指导，并促进(聚)离子液体抗菌材料的实际应用。