研究背景
細菌在醫療器械或植入器材表面的黏附、增殖及形成生物膜會引發傷口感染、炎癥等諸多并發癥，在嚴重威脅病患生命健康的同時也極大限制了器材的使用壽命。因此，如何在關鍵器材的表面基于分子結構設計構筑具有殺菌-防污-細菌釋放多重作用的高效抗菌涂層，同時通過智能動態相互作用的引入賦予涂層可循環再生的能力是解決上述問題的關鍵所在，也是近年來抗菌表面領域的研究熱點之一。
論文詳情
針對上述所存在的問題，浙江工業大學的楊晉濤教授、鄭司雨副研究員和美國 Akron 大學的張冬通過 SI-ATRP 的方法在基底表面構建極為親水的聚（甲基丙烯酸羥乙酯-co-甲基丙烯酸縮水甘油酯）[P(HEMA-co-GMA)]分子刷，通過 PGMA 鏈段中環氧基團和氨基化環糊精（EDA-β-CD）中氨基的反應將環糊精接到主鏈上；同時，合成了兩種具有光異構特性的偶氮苯（Azo）改性聚合物，Azo-聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（Azo-PMETAC）和 Azo-聚甲基丙烯酰乙基磺基甜菜堿（Azo-PSBMA），并通過環糊精和偶氮苯之間的主客體識別將兩者按一定比例接枝到主鏈上，得到超分子梳狀聚合物刷涂層。P(HEMA-co-GMA)和 Azo-PSBMA 的強水化能力，以及 Azo-PMETAC 的陽離子抗菌功能分別賦予聚合物刷涂層出色的防污性能（48 小時時細菌黏附密度僅為 ~6.25×105 cells/cm2）和殺菌性能（殺菌率 ~88.2 %）。由于主客體作用能在紫外光下快速解離，該表面還可在紫外光刺激下實現細菌釋放功能，細菌脫附率達 ~ 85.1 %；同時，通過將脫附后的底物在偶氮苯改性聚合物溶液中浸泡，結合照射 450 nm 可見光可重建涂層。涂層的可循環再生的能力大大延長了器材的使用壽命。實驗結果表明，再生 3 個循環之后的表面仍具有良好的殺菌（~93.8 %）、防污（~7.10×105 cells/cm2）和細菌釋放（~83.1 %）功能。
論文信息
Photo-switchable supramolecular comb-like polymer brush based on host–guest recognition for use as antimicrobial smart surface
Si Yu Zheng * (鄭司雨，浙江工業大學), Yifeng Ni , Jiahui Zhou, Yucong Gu, Yiting Wang, Jingfeng Yuan, Xiaoyu Wang, Dong Zhang *(張冬， 美國阿克倫大學), Shanqiu Liu, Jintao Yang* (楊晉濤， 浙江工業大學)
J Mater. Chem. B., 2022
http://doi.org/10.1039/D2TB00206J
浙江工業大學通訊作者簡介
鄭司雨，博士，特聘副研究員。長期從事高韌性功能水凝膠的研究，致力于通過分子結構及網絡設計開發新型高韌性水凝膠/粘附材料、并研究其在生物醫用涂層、電子涂料、可穿戴電子器件等工程領域的應用潛力。迄今在 Adv. Funct. Mater., Chem. Mater., Chem. Eng. J, Acta Biomater., Macromolecules, ACS Appl. Mater. Interfaces, J Mater. Chem. B. 等國際權威期刊上發表論文 27 篇; 申請國家發明專利 10 項，其中已授權 2 項。
美國阿克倫大學
2012-2019 年在浙江工業大學材料科學與工程學院學習，分別獲得工學學士、碩士學位。目前博士就讀于美國阿克倫大學，其主要研究方向為功能聚合物的結構化設計及其在表界面的應用探索。目前已在 Adv. Mater., Chem. Sci., Macromolecules, Acta Biomater., J. Mater. Chem. A/B/C 等期刊上發表論文 70 余篇，累計他引 1000 余次，H-index 19。
浙江工業大學
楊晉濤，博士，教授。從事聚合物加工改性、超臨界二氧化碳微孔發泡材料、納米復合材料、超潤滑、抗菌、智能響應等功能涂層材料等領域研究，主持國家自然科學基金4 項，參與 NSFC-浙江兩化融合聯合基金重點項目 1 項，主持浙江省自然科學基金重點項目 1 項，一般項目 2 項，浙江省錢江人才項目 1 項，浙江省重點研發計劃項目 1 項（技術負責人），義烏市重點研發計劃項目1項，企業橫向項目 10 余項，多項成果實現產業化。在 Adv. Funct. Mater., Chem. Eng. J, ACS Appl. Mater. Interfaces, Biomacromolecules 等期刊發表論文 100 余篇，授權和申請專利 14 項。獲浙江省自然科學獎三等獎 1 項，入選浙江省中青年學術帶頭人培養計劃。
