抗菌材料的案例
Nature子刊：充電可使材料獲得抗菌性能！
材料的電容大小與斷電后殺菌的效果正相關(guān)。（Nano Energy，2017,36,241-249.）
由于該實(shí)驗(yàn)體系的細(xì)菌溶液只是一次性地流經(jīng)電極，通電過程中可能發(fā)生的電化學(xué)產(chǎn)物都已隨之前的溶液流走，因此斷電后的抗菌性能不是由電化學(xué)產(chǎn)物的殘留造成的，而是一種電場對材料的“殘余影響”造成的。研究者發(fā)現(xiàn)電極材料的電容越大（氧化鋅納米銀雙修飾>氧化鋅單修飾>原始碳布），則這種斷電后的長期抗菌性能越強(qiáng)。同時(shí)，在斷電后處理的細(xì)菌胞體內(nèi)，檢測到了強(qiáng)烈的活性氧信號。
在此基礎(chǔ)上，由封紅青指導(dǎo)博士生王國敏開展實(shí)驗(yàn)工作，納米能源所李舟課題組和香港城市大學(xué)朱劍豪課題組密切合作，對這一現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在這一研究中，他們采用了新的抗菌體系和新的電容性電極材料：從原來的動(dòng)態(tài)流動(dòng)體系改為靜態(tài)處理體系，采用基于二氧化鈦納米管的電容性材料，用碳修飾來增加材料的電容。并使用了傳統(tǒng)的直流、交流電源來對電極材料充電并檢測斷電后電極片的抗菌性能。與Nano Energy的發(fā)現(xiàn)非常一致，他們在新的體系中也檢測到了斷電后電場確實(shí)賦予了原本不抗菌的電容材料以新的抗菌性能，而且抗菌性能力與材料電容呈正相關(guān)。除了用之前的納米發(fā)電機(jī)供電之外，使用常見的直流、交流電源供電都可以產(chǎn)生這樣的效應(yīng)；在被處理的細(xì)菌胞體內(nèi)，同樣檢測到了活性氧信號。
基于此，他們確認(rèn)充電可以賦予原本不抗菌的電容性材料以抗菌性能是一種普適的現(xiàn)象，他們將這一現(xiàn)象命名為“充電后的抗菌性”（post-charging anti-bacterial property）。他們還發(fā)現(xiàn)，充電這一操作對碳摻雜二氧化鈦表面的生物相容性沒有產(chǎn)生任何不利的影響，甚至促進(jìn)了成骨細(xì)胞在基底上的粘附和生長。
圖2 “充電后的抗菌性”的機(jī)理解釋。
展開 《先進(jìn)材料》國家納米科學(xué)中心專題綜述：抗菌碳納米材料的新進(jìn)展
近日，國家納米科學(xué)中心的宮建茹課題組在國際知名期刊Advanced Materials上發(fā)表了抗菌碳納米材料的專題綜述“Antibacterial Carbon-Based Nanomaterials”（Adv. Mater. 2018, 1804838），系統(tǒng)地介紹了該研究方向近年來的重要進(jìn)展。
目前，由于細(xì)菌耐藥性的廣泛出現(xiàn)和迅速傳播，現(xiàn)有的可對抗耐藥性細(xì)菌的抗生素種類極其有限，新型抗生素的開發(fā)進(jìn)度緩慢，細(xì)菌感染再次被列為影響全球人類健康的重要因素之一。與傳統(tǒng)的抗生素不同，納米材料具有較強(qiáng)的跨膜能力、抑制外排泵的功能和不易誘發(fā)細(xì)菌耐藥性的特點(diǎn)，有望成為一種新型抗生素替代品。其中，碳納米材料具有高效的抗菌活性、良好的生物相容性和環(huán)境友好等特征，展現(xiàn)出巨大的抗菌應(yīng)用潛力。據(jù)此，該綜述系統(tǒng)介紹了碳納米材料的重要理化性質(zhì)，主要抗菌機(jī)制，其理化因素與抗菌機(jī)理的密切關(guān)聯(lián)，以及發(fā)展抗菌碳納米材料的挑戰(zhàn)和前景。
碳納米材料的主要理化性質(zhì)及其抗菌機(jī)制
碳納米材料能夠通過多種機(jī)制實(shí)現(xiàn)抗菌或殺菌作用，其中包括：細(xì)菌細(xì)胞壁/細(xì)胞膜的機(jī)械性損傷、細(xì)菌的氧化應(yīng)激（活性氧依賴和活性氧不依賴兩種）、光熱和光催化效應(yīng)（如利用具有良好光催化性能的氮化碳納米材料，Nano Lett. 2018, 18, 5954）、脂質(zhì)抽提、細(xì)菌代謝抑制、包裹隔離及其協(xié)同作用。此外，這些作用機(jī)制和碳納米材料的理化性質(zhì)密切相關(guān)，如碳納米材料的維度決定了與細(xì)菌的作用方式，進(jìn)而可能影響其主要的抗菌作用機(jī)制。文章討論了零維的富勒烯、納米金剛石、碳點(diǎn)和石墨烯量子點(diǎn)，一維的單壁碳管和多壁碳管，二維的碳化氮、石墨烯及其衍生物的抗菌活性和抗菌機(jī)制。除維度外，碳納米材料的尺寸、形狀、片層數(shù)及表面功能化等方面的理化性質(zhì)也與其抗菌活性息息相關(guān)。例如，石墨烯量子點(diǎn)經(jīng)不同手性氨基酸功能化后表現(xiàn)出明顯不同的抗菌活性。
展開 北化徐福建教授/俞丙然教授團(tuán)隊(duì)、北京協(xié)和醫(yī)院睢瑞芳教授 AFM：靶向性光動(dòng)力抗菌納米組裝材料用于多藥耐藥生物膜感染的角膜炎治療
抗菌光動(dòng)力療法(aPDT)是一種針對多藥耐藥細(xì)菌的有效殺菌方法。然而，廣譜aPDT不分青紅皂白地殺滅細(xì)菌，可能會(huì)導(dǎo)致微生物群失衡，并對正常細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性。因此，需要開發(fā)能夠特異性殺死特定病原菌而不引起微環(huán)境失衡或破壞正常宿主哺乳動(dòng)物細(xì)胞的光動(dòng)力抗菌材料。綜上所述，開發(fā)新型的針對銅綠假單胞菌生物膜中的銅綠假單胞菌特異性殺傷的抗菌光動(dòng)力材料具有重要意義。
北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院徐福建教授/俞丙然教授研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京協(xié)和醫(yī)院眼科睢瑞芳教授
在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表了題為“
Bacteria-Targeting Photodynamic Nanoassemblies for Efficient Treatment of Multidrug-Resistant Biofilm Infected Keratitis
”的研究論文。（
DOI: 10.1002/adfm.202111066
）。該論文通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)合成了α-D半乳糖與光敏劑酸性紅（RB）的嵌段聚合物PαGal
50
-
b
-PGRB
n
，其中α-D半乳糖對銅綠假單胞菌凝集素A（Lec A）具有特異靶向性，光敏劑RB在光照的條件下產(chǎn)生
活性氧（
ROS
）
，兩者共同實(shí)現(xiàn)對多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的解散與殺傷。
圖1. a.多藥耐藥銅綠假單胞菌靶向性光動(dòng)力納米組裝材料的合成路線以及生物學(xué)應(yīng)用。b. PαGal50-b-PGRBn多藥耐藥銅綠假單胞菌選擇性結(jié)合與殺傷。c. PαGal50-b-PGRBn殺菌機(jī)制研究。d.
展開 【材料應(yīng)用】抗菌PA56 | 讓醫(yī)用也可降解！
隨著新冠病毒在歐洲的不斷擴(kuò)散和變異，越來越多的防疫物資被送往抗疫一線，研發(fā)新型醫(yī)用材料也成為現(xiàn)在熱門研究方向。在眾多高性能材料中抗菌、可降解讓PA56脫穎而出。
生物基聚酰胺56(PA56)是由生物基戊二胺與石油基己二酸合成的一種高聚物，其中生物基含量達(dá)到40%以上。生物基 PA56 作為一種環(huán)境友好且性能優(yōu)異的高分子材料被廣泛運(yùn)用，且前景廣闊。
聚六亞甲基胍鹽酸鹽(PHMG)是環(huán)保型高分子抗菌劑，屬于有機(jī)抗菌劑，具有廣譜高效的抗菌性 能以及易溶于水、無色無味、低毒性和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，較好的熱穩(wěn)定性能，讓其能夠直接用于熔融共混的生產(chǎn)工藝中。
將不同比例的PHMG與PA56共混，形成PA56/PHMG共混體系，并通過熔融紡絲的方法可以制備得到抗菌PA56纖維。
01
PA56和PHMG相容性
PHMG在PA56中呈現(xiàn)顆粒狀態(tài)，大約在0.2~1μm之間，分布均勻，即使PHMG質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3%的比例時(shí)，依舊沒有出現(xiàn)大量團(tuán)聚的情況；同時(shí)可以看出：共混物斷面未出現(xiàn)明顯孔洞，沒有相分離現(xiàn)象，說明兩者有很好的相容性。其主要原因是PA56與PHMG均含有端氨基，它們具有一定的化學(xué)相容性，為后續(xù)滿足纖維加工提供了必要條件。
PA56及PA56/PHMG共混體系在2K和10K倍數(shù)下的SEM圖像
02
PA56/PHMG共混體系黏度分析
隨著PHMG添加量的增加，PA56/PHMG共混體系的黏度逐漸降低，但總體降低不大。
展開 
：用于心臟組織工程的多肽基導(dǎo)電抗菌凝膠材料
超分子材料通過非共價(jià)相互作用自組裝，以實(shí)現(xiàn)特定功能。這些可逆的非共價(jià)作用為材料提供了層級結(jié)構(gòu)，賦予材料有序與動(dòng)態(tài)的特征，以模擬生命系統(tǒng)。其中，水凝膠為超分子材料的重要部分。而基于短肽的水凝膠由于其優(yōu)異的生物相容性、高保水量與高凝膠化傾向，具有廣闊的應(yīng)用前景。但較差的機(jī)械穩(wěn)定性阻礙了其發(fā)展。為此，引入超分子3D基質(zhì)，通過納米工程等手段能夠有效地解決機(jī)械性能不足的問題。同時(shí)，引入特定的超分子纖維能夠賦予凝膠導(dǎo)電性能，提供獨(dú)特的生物學(xué)功能。
本文中，作者開發(fā)了一種基于短肽RGD與聚苯胺（PAni）的超分子纖維復(fù)合水凝膠。該材料具有優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，能夠支持纖維細(xì)胞于表面的黏附與生長，同時(shí)也具有抗菌性與導(dǎo)電性能。
作者首先合成了肽段Fmoc-K(Fmoc)-RGD。該肽段能夠在低濃度下（0.5% w/v）下形成透明的凝膠。透射電子顯微鏡（TEM）表征表明，其由纏結(jié)的納米纖維組成，證明了其為超分子凝膠（圖1b）。流變結(jié)果表明，凝膠在一小時(shí)內(nèi)形成，儲(chǔ)能模量高達(dá)5 kPa（圖1c-d）。同時(shí)，上述凝膠具有一定的自愈特征，能夠在大應(yīng)變下轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z狀態(tài)，并在應(yīng)變于線性粘彈區(qū)時(shí)發(fā)生重組（圖1f-g）。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和熒光光譜表明凝膠內(nèi)部存在的β-折疊特征與Fmoc基團(tuán)的π–π堆積（圖1h-j）。
圖1. 本文的水凝膠設(shè)計(jì)
此外，分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬也證實(shí)了凝膠的自組裝過程。其中，F(xiàn)moc基團(tuán)之間的π–π堆積在聚集體內(nèi)部形成疏水核心，對于水凝膠骨架的形成起到重要作用。
展開 《材料化學(xué)》超分子膠凝劑：具有抗菌特性的易于使用的局部用凝膠
參考文獻(xiàn)：
doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c03973
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河北工大邢成芬教授課題組和寧波材料所王冰研究員課題組合作：制備出可高效抗菌的PIC/PTTP復(fù)合仿生水凝膠
仿生抗菌水凝膠由于其良好的生物相容性，在傷口愈合敷料方面具有很好的應(yīng)用前景。目前，仿生抗菌水凝膠的研究集中在抗生素的負(fù)載、控釋，以及刺激響應(yīng)性的水凝膠復(fù)合物的設(shè)計(jì)和制備。但是其較低的抗菌效率限制了后續(xù)的實(shí)際應(yīng)用研究。
嵌膜水溶性寡聚電解質(zhì)具有較低的毒性、較好的光穩(wěn)定性、優(yōu)異的抗菌能力以及不易引起細(xì)菌耐藥等優(yōu)點(diǎn)，非常適合作為仿生抗菌水凝膠的抗菌成分。然而，受限于在水相體系的聚集現(xiàn)象，水溶性共軛小分子的單線態(tài)氧產(chǎn)生效率不高，且與細(xì)菌相互作用也受到影響。
為了實(shí)現(xiàn)具有高效抗菌活性的仿生抗菌水凝膠，河北工業(yè)大學(xué)邢成芬教授課題組和中國科學(xué)院寧波材料所王冰研究員課題組通過使用具有兩親性質(zhì)的聚乙腈多肽（PIC）作為水凝膠的主要成分，通過利用水凝膠與水溶性共軛寡聚物PTTP的相互作用，來調(diào)控線形PTTP分子在水溶液中的聚集行為。PIC在提高PTTP分散能力的同時(shí)，可以提高單線態(tài)氧的產(chǎn)生效率，增強(qiáng)PTTP與細(xì)菌的相互作用，最終制備出具有高效抗菌效果的復(fù)合仿生抗菌水凝膠。
圖1. PIC/PTTP復(fù)合仿生抗菌水凝膠的作用原理，以及PTTP，PIC的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
在前期工作基礎(chǔ)上，由邢成芬教授，王冰研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)研究了PTTP在水相溶液以及其他不同溶劑中的聚集行為以及活性氧產(chǎn)生效率，得到了其聚集行為以及聚集尺寸與活性氧產(chǎn)生效率的關(guān)系。利用PIC的β螺旋結(jié)構(gòu)以及OEG側(cè)鏈與水溶性共軛分子之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)了對PTTP聚集體聚集行為的調(diào)控。紫外可見吸收光譜、熒光發(fā)射光譜以及流式細(xì)胞分析等結(jié)果也充分證明該水凝膠體系有利于提高細(xì)菌對PTTP的攝取效率。
展開 東華大學(xué)俞建勇院士、覃小紅教授團(tuán)隊(duì):在棉織物抗菌防污領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
近日，東華大學(xué)俞建勇院士、覃小紅教授團(tuán)隊(duì)在棉織物抗菌防污領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果以《具有永久抗菌作用及抗細(xì)菌黏附特性的胍鹽納米凝膠》（Inherent Guanidine Nanogels with Durable Antibacterial and Bacterially Antiadhesive Properties，DOI:10.1002/adfm.201806594）為題，發(fā)表在國際著名期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）。該論文第一作者是東華大學(xué)紡織學(xué)院博士生韓華（導(dǎo)師覃小紅教授）。
隨著現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，細(xì)菌感染已成為一個(gè)日益嚴(yán)重的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年約有100萬相關(guān)感染的病例，為了減少越來越多的相關(guān)感染和社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，開發(fā)能夠防止細(xì)菌基材表面的附著、增殖的抗菌材料特別是可長期穩(wěn)定使用的抗菌紡織品至關(guān)重要。然而，整理過程復(fù)雜、生物相容性差、抗菌效果不持久等瓶頸問題仍然制約著抗菌紡織品的開發(fā)及推廣。
該研究團(tuán)隊(duì)一直從事紡織材料與紡織品設(shè)計(jì)的前沿研究。針對前述問題，采用自由基聚合法將苯乙烯（St）、聚己內(nèi)酯-甲基丙烯酸羥乙酯（PCL-HEMA）和聚六亞甲基胍-甲基丙烯酸酯（M-PHGC）等單體聚合，一步法合成了具有持久抗菌與防細(xì)菌黏附的納米水凝膠。該材料具有規(guī)則的球形結(jié)構(gòu)，其中的抗菌鹽酸胍鏈段和疏水聚己內(nèi)酯分子鏈可有效預(yù)防細(xì)菌在棉織物表面的黏附。
（納米水凝膠接枝于棉織物賦予棉織物抗菌防細(xì)菌黏附功能，抗感染動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)納米水凝膠生物相容性優(yōu)良）
該納米水凝膠通過破壞細(xì)胞膜，引起細(xì)胞裂解的方式快速殺死與之接觸的細(xì)菌。與傳統(tǒng)抗菌納米水凝膠材料相比，該納米水凝膠中的的抗菌成分以單體形式聚合于材料中，抗菌效果持久、生物相容性好、殺菌能力強(qiáng)、對預(yù)防傷口感染有積極作用。
展開 超級奧氏體不銹鋼
如新型醫(yī)用無Ni奧氏體不銹鋼材料主要為Cr-Ni奧氏體不銹鋼，具有很好的生物相容性，含有13%～15%的Ni。Ni是一種致敏因子，且對生物體有致畸、致癌等危害。含Ni植入不銹鋼在體內(nèi)長期使用，會(huì)逐漸被破壞而釋放出Ni離子。當(dāng)Ni離子在植入人體附近組織中富集時(shí)，可誘發(fā)毒性效應(yīng)，發(fā)生細(xì)胞破壞和發(fā)炎等不良反應(yīng)。中國科學(xué)院金屬研究所開發(fā)的Cr-Mn-N型醫(yī)用無Ni奧氏體不銹鋼，經(jīng)過生物相容性試驗(yàn)，性能優(yōu)于目前臨床使用的Cr-Ni奧氏體不銹鋼。再如抗菌不銹鋼，隨著人們生活水平的提高，人們對所處的環(huán)境和自身的健康越來越重視，這促進(jìn)了抗菌材料的研究與開發(fā)。1980年以來，以日本為代表的發(fā)達(dá)國家在家用電器、食品包裝、日用品、洗浴設(shè)備等方面開始研究應(yīng)用抗菌材料。日新制鋼株式會(huì)社和川崎鋼鐵公司分別研究出了含Cu和含Ag抗菌不銹鋼，含Cu抗菌不銹鋼是在不銹鋼中加入0.5%～1.0%的Cu，并采取特殊熱處理，使不銹鋼自表面到內(nèi)部均勻彌散ε-Cu析出物，起到抗菌作用。這種含Cu抗菌不銹鋼適合應(yīng)用于高級廚房用具等系列產(chǎn)品以及其他要求高加工性和抗菌性等的產(chǎn)品。加Ag抗菌不銹鋼對大腸桿菌和黃色葡萄球菌等均具有很高的抗菌效果，特別是在加工研磨或者表面受磨損時(shí)，這種材料能始終保持良好的抗菌效果。
展開 北京化工大學(xué)徐福建教授團(tuán)隊(duì)《Biomaterials》：生物礦化法合成碳酸鈣雜化納米顆粒用于溫和光熱增強(qiáng)的基因治療
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120885
來源：北京化工大學(xué)材料學(xué)院
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北京化工大學(xué)徐福建教授團(tuán)隊(duì)在基因多模式治療取得新進(jìn)展
北化徐福建教授團(tuán)隊(duì)綜述：多糖基水凝膠的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及應(yīng)用于傷口愈合的最新進(jìn)展
北京化工大學(xué)徐福建教授課題組在表面抗菌功能化方面取得新進(jìn)展
北京化工大學(xué)徐福建教授課題組在表面抗菌功能化方面取得新進(jìn)展
北京化工大學(xué)徐福建教授和趙娜娜教授團(tuán)隊(duì)綜述：有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)合成、性質(zhì)及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的系列研究進(jìn)展
北京化工大學(xué)徐福建教授團(tuán)隊(duì)：基于開環(huán)反應(yīng)構(gòu)建新型還原響應(yīng)型支化聚賴氨酸基因載體
華東理工大學(xué)劉潤輝教授和北京化工大學(xué)徐福建教授合作發(fā)表抗菌材料綜述論文
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展開 東華大學(xué)朱美芳院士、張耀鵬教授 Adv. Sci.：3D打印仿生高強(qiáng)度、多尺度、高精度的生物活性牙冠
目前3D打印牙齒從最初的簡單材料打印牙齒模型的階段，到性能優(yōu)化打印階段，到進(jìn)一步混合活性細(xì)胞、抗菌材料、生長因子等功能打印階段，其打印精度和效果在不斷地提高，但也并未復(fù)刻天然牙齒的各項(xiàng)性能，離臨床應(yīng)用還有較遠(yuǎn)的距離。
圖1. 多尺度、高精度牙冠的3D打印
東華大學(xué)纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱美芳院士、張耀鵬教授受到天然牙齒中牙釉質(zhì)多階段生長的啟發(fā)，基于單分散的“超重力+”HAp基齒科修復(fù)樹脂材料，采用擠出成型3D打印技術(shù)，開發(fā)了一種自下而上的逐步組裝策略，利用剪切誘導(dǎo)構(gòu)建了多尺度高度有序HAp結(jié)構(gòu)的高精度仿生牙冠（圖1），實(shí)現(xiàn)了天然牙的成分（HAp）、結(jié)構(gòu)（緊密有序）以及性能（力學(xué)及再礦化）仿生。相關(guān)成果以題為3D Printed Strong Dental Crown with Multi-Scale Ordered Architecture, High-Precision, and Bioactivity發(fā)表在Advanced Science上，博士生趙夢露為第一作者，北京化工大學(xué)博士生楊丹蕾、范蘇娜博士、姚響副教授和北京化工大學(xué)王潔欣教授為共同作者，張耀鵬教授和朱美芳院士為共同通訊作者。部分實(shí)驗(yàn)完成于上海光源BL19U2線站，北京化工大學(xué)合作制備“超重力+”羥基磷灰石。
圖2. 基于高度有序HAp基復(fù)合樹脂牙冠的3D打印流程示意圖
圖3. 3D打印牙冠的個(gè)性化修復(fù)
本工作制備了單分散的“超重力+”HAp基齒科修復(fù)樹脂材料，使HAp納米棒均勻且穩(wěn)定地分散在樹脂基體中。
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海洋涂料企業(yè)渴求“逆境重生”
在本次研討會(huì)上，與會(huì)專家圍繞如何應(yīng)用納米材料來實(shí)現(xiàn)防腐涂料的綠色化，如何運(yùn)用2種自修復(fù)機(jī)制來解決防腐涂層的缺陷以及通過對聚離子液體抗菌材料的開發(fā)來進(jìn)行新型抗菌殺藻涂料的開發(fā)等一系列基礎(chǔ)研究進(jìn)行了深入論述，為開發(fā)新型高性能、功能型、智能型涂料，提供了新的設(shè)計(jì)思路。同時(shí)，新材料、新工藝、新技術(shù)等在涂料中的應(yīng)用研究，為新型涂料產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)支撐。部分專家圍繞“光固化技術(shù)在金屬涂料領(lǐng)域的應(yīng)用”“二維納米片改性重防腐涂料體系有機(jī)/無機(jī)界面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)問題”等內(nèi)容分享了在光固化技術(shù)、石墨烯以及聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)在涂料中的不同應(yīng)用，充分證明了通過對新技術(shù)、新材料的應(yīng)用研究，開發(fā)高性能涂料、功能型涂料，并促成產(chǎn)業(yè)化都是有可能的。 要想使我國海洋涂料技術(shù)獲得更快的發(fā)展，應(yīng)最大限度地發(fā)揮海洋涂料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的重要作用。海洋化工研究院公司總經(jīng)理、海洋涂料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王波表示，海洋涂料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室致力海洋涂料的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向以及海洋涂料行業(yè)競爭前的共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的研究，同時(shí)也努力為行業(yè)搭建溝通、交流的學(xué)術(shù)平臺(tái)。中國涂料工業(yè)協(xié)會(huì)秘書長閻永江對海洋涂料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自成立以來對于推動(dòng)中國涂料行業(yè)發(fā)展所作的貢獻(xiàn)給予了高度評價(jià)和肯定。他表示，涂料行業(yè)未來面臨著技術(shù)突破，希望海洋涂料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室本著開放、合作、交流的宗旨，進(jìn)一步推動(dòng)涂料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。
展開 唐本忠院士/王東副教授Biomaterials：負(fù)載AIE光敏劑的納米纖維薄膜用于光動(dòng)力和光熱效應(yīng)協(xié)同的生物防護(hù)
近年來，新冠肺炎等傳染病的爆發(fā)，使得個(gè)人防護(hù)裝備的需求增加，在疫情爆發(fā)初期往往會(huì)導(dǎo)致原材料的短缺。此外，不適當(dāng)?shù)膫€(gè)人防護(hù)設(shè)備的后處理和消毒也可能會(huì)具有交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，探索具有攔截和滅活致病微生物的抗菌材料，開發(fā)可重復(fù)使用、易殺菌的個(gè)人防護(hù)用品具有重要意義。
近日，唐本忠院士/王東副教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一類利用靜電紡絲技術(shù)制備的具有日光觸發(fā)的光動(dòng)力/光熱聯(lián)合抗菌能力的納米纖維薄膜(TTVB@NM)（見圖一）。TTVB@NM的多孔的微觀納米結(jié)構(gòu)，使得其對超細(xì)顆粒和致病性氣溶膠表現(xiàn)出了較好的攔截效果。得益于AIE光敏劑優(yōu)越的光物理性能，TTVB@NM在可見光范圍內(nèi)具有較寬的吸收、高效的ROS產(chǎn)生能力和溫和的光熱轉(zhuǎn)換性能。一系列抗菌性能評價(jià)結(jié)果表明，TTVB@NM對多種病原菌具有廣譜的抑菌效果。本工作構(gòu)建了一種可重復(fù)使用和具有自滅菌功能的復(fù)合材料，在生物防護(hù)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
圖1. TTVB負(fù)載的納米纖維薄膜的制備及其用于病原菌過濾和滅活的示意圖。
在這項(xiàng)工作中，作者首先評估了AIE光敏劑TTVB的活性氧產(chǎn)生能力并與商業(yè)化的光敏劑玫瑰紅（Rose Bengal）進(jìn)行了對比，結(jié)果表明，在模擬太陽光照射下，TTVB比RB具有更強(qiáng)的ROS產(chǎn)生能力。盡管TTVB比RB產(chǎn)生的單線態(tài)氧（1O2）要少，卻可以產(chǎn)生更多的超氧根自由基（O2?-）和羥自由基（?OH）。O2?-具有比1O2更長的半衰期，有利于其遠(yuǎn)距離擴(kuò)散，O2?-還可以進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化為氧化能力更強(qiáng)的?OH，有利于病原菌的高效滅活。
展開 北京化工大學(xué)徐福建教授團(tuán)隊(duì)AFM：在增強(qiáng)生物膜滲透殺傷效率的光動(dòng)力納米顆粒取得新進(jìn)展
Mater.》綜述：多糖-多肽偶聯(lián)物——生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的多功能材料平臺(tái)
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北化徐福建教授團(tuán)隊(duì)綜述：多糖基水凝膠的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及應(yīng)用于傷口愈合的最新進(jìn)展
北京化工大學(xué)徐福建教授課題組在表面抗菌功能化方面取得新進(jìn)展
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華東理工大學(xué)劉潤輝教授和北京化工大學(xué)徐福建教授合作發(fā)表抗菌材料綜述論文
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展開 納米二氧化硅的改性以及在涂料中的應(yīng)用
納米二氧化硅為納米材料之一， 表面帶有羥基， 粒徑通常為20~60 nm， 分散性好，比表面積大，是目前世界上大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)量最高的一種納米粉體材料，廣泛應(yīng)用于電子封裝材料、高分子復(fù)合材料、塑料、涂料、橡膠、顏料、 陶瓷、膠黏劑、玻璃鋼、藥物載體、化妝品及抗菌材料等領(lǐng)域。納米二氧化硅具有極強(qiáng)的紫外和紅外反射特性，添加到涂料中能對涂料形成屏蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的目的，增加涂料的隔熱性。同時(shí)，納米二氧化硅具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，能在涂料干燥時(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 同時(shí)增加了涂料的強(qiáng)度和光潔度，而且提高了顏料的懸浮性，能保持涂料的顏色長久不變。近年來，納米二氧化硅運(yùn)用于涂料中得到了較快的發(fā)展。
一、納米二氧化硅的表面改性 粉體納米二氧化硅容易團(tuán)聚，直接加入涂料中難以達(dá)到真正意義上的納米級均勻分散，故需要先進(jìn)行表面改性，提高其分散性，然后與涂料相結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)真正納米二氧化硅與涂料的穩(wěn)定結(jié)合。納米粒子表面改性的方法有醇酯化法、 偶聯(lián)劑法、表面活性劑法、接枝聚合法和高能法等。
1、醇酯化法 醇酯化法是用脂肪醇與納米二氧化硅表面的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，脫去水分子， 而納米二氧化硅表面的羥基則被烷氧基取代，反應(yīng)需在高溫高壓下進(jìn)行。
2、硅烷偶聯(lián)劑法 硅烷偶聯(lián)劑法是納米二氧化硅改性最常用、最傳統(tǒng)的一種改性方法。硅烷偶聯(lián)劑具有雙向反應(yīng)功能的化學(xué)物質(zhì)，能夠使聚合物與納米二氧化硅的結(jié)合界面成為化學(xué)鍵結(jié)合，顯著提高了納米二氧化硅的補(bǔ)強(qiáng)性能。
3，聚合物接枝改性法 聚合物接枝改性法是指有機(jī)單體在納米二氧化硅的表面進(jìn)行單體聚合的反應(yīng)。首先表面活性劑與納米二氧化硅表面羥基發(fā)生作用；其次加入溶劑化的有機(jī)單體；然后單體以表面活性劑為起點(diǎn)發(fā)生原位聚合接枝到納米二氧化硅表面上。
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