新型两亲性季铵盐高分子抗菌材料的设计合成及作用机制研究

本课题针对季铵盐类高分子抗菌材料的抗菌性能改进以及作用机制展开深入研究，目的是制备一类高效的新型高分子抗菌材料。首先通过可逆加成断裂链转移 (RAFT) 活性聚合的方法制备不同分子量以及窄分子量分布的季铵盐型阳离子聚合物，通过在高分子侧基上引入溶膜/破膜能力较强的亲脂性基团和细胞穿膜肽基团，进行功能化接枝修饰，调节高分子的亲水-疏水平衡，提高传统季铵盐类高分子抗菌材料的抗菌性能；进一步将荧光分子引入这类高分子材料结构中，结合细胞差异染色技术，考察材料在与细菌细胞作用过程中产生的微观结构的变化和离子流动性的差异，阐明这类材料的抗菌机制，为设计合成新型高效的高分子抗菌剂提供新思路和理论依据。

作为一类应用较广的抗菌材料，季铵盐高分子抗菌材料近年来得到越来越多的关注。本项目的工作主要是设计合成了一类新型侧链含有羟基的季铵盐高分子，并进行了一系列的抗菌性能评价以及作用机制研究。这类分子的结构特点是通过小分子季铵盐单体聚合而得，从而保证官能团100%季铵化；分子侧链的羟基保证抗菌材料良好的水溶性的同时，为后续反应提供了修饰位点。利用脱水缩合反应在高分子侧基上引入亲脂性基团（如：胆固醇分子、正十三烷等），进行功能化接枝修饰，考察了不同疏水基团修饰后的材料抗菌性能的变化。研究表明，聚合物材料的抗菌性能比相应单体有显著提升，其抗菌性能还存在着时间依赖性和浓度依赖性，同时对于革兰阳性菌、革兰阴性菌和真菌的抗菌效力也存在一定的差异。进一步对材料的抗菌机制的展开初步研究，确立了抗菌材料与菌细胞的作用模式，发现在MBC浓度以上，抗菌材料首先通过静电相互吸引促使菌落细胞迅速发生聚集，进一步穿透细胞壁膜，造成细胞内容物的泄漏，从而诱导细胞发生死亡。