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陜科大王學(xué)川教授/黨旭崗副教授《Int. J. Biol. Macromol.》：新型淀粉基綠色抗菌材料制備新策略
2023-05-29  來源：高分子科技

  不斷增長的塑料化石消耗和相關(guān)的環(huán)境挑戰(zhàn)（如塑料污染，溫室氣體排放，有毒添加劑）已引起了社會和學(xué)術(shù)界極大關(guān)注。目前，源于可持續(xù)資源的可生物降解和/或生物基產(chǎn)品取代化石基產(chǎn)品被認(rèn)為是解決這類挑戰(zhàn)的最有希望的解決方案。基于綠色廉價、可再生、易生物降解等優(yōu)點，天然多糖已成為一類極具有開發(fā)潛力的生物質(zhì)基尖端醫(yī)用功能材料。然而天然多糖基生物聚合物容易受到細(xì)菌感染造成食品污染或者使患者感染細(xì)菌。因此，開發(fā)出具有低浸出潛力、生態(tài)友好性和高抗菌作用的綠色高分子材料勢在必行。


  最近，陜西科技大學(xué)王學(xué)川教授與黨旭崗副教授提出了一種制備具有非浸出性、抗菌活性、無毒的可溶性氧化淀粉基非離子抗菌材料的新策略。該工作主要基于氧化玉米淀粉（OCS）獨特的生物相容性和生物降解性以及綠色吲哚乙酸（IAA）小分子的獨特反應(yīng)性和抗菌性，通過簡單的酯化反應(yīng)將IAA單體接枝到OCS分子中，制備了一種新的可溶性氧化淀粉基非離子抗菌材料（OCSI），然后將其與聚己內(nèi)酯（PCL）共混制得淀粉基抗菌膜材料（OCSI-PCL）。該研究所制備的可溶性氧化淀粉基非離子抗菌生物聚合物以下優(yōu)勢：（1）良好的生物相容性、可溶性和抗菌性；（2）制備過程簡單、綠色、經(jīng)濟(jì)可行；（3）無毒、無浸出，且環(huán)境友好。


圖1 OCSI的合成和抗菌機(jī)制示意圖圖2展示了OCSI和OCSI-PCL膜的抗菌性能。在2~20 μg/片的范圍內(nèi)，OCSI和OCSI-PCL對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌顯示出良好的抗菌殺菌作用。當(dāng)每片負(fù)載5 μg OCSI時，抗菌活性最強(qiáng)，OCSI的最低抑菌濃度為0.5 mg/mL。此外，SEM圖像表明，OCSI-PCL膜上所的接種大腸桿菌細(xì)胞膜基細(xì)胞壁均受到了明顯的破壞。可知，OCSI-PCL具有良好的抑制細(xì)菌生長和破壞革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞膜的能力。 


圖2 (a) OCSI的最小抑制濃度；(b) OCSI和OCSI在每盤5μg負(fù)載量下的抗菌效果；(c) OCSI-PCL薄膜的抗菌效果；(d) 大腸桿菌在PCL和OCSI-PCL薄膜上生長的SEM圖像；(e) 盤式擴(kuò)散實驗的培養(yǎng)皿圖像，其中OCSI的最小抑制濃度（I和I''），OCS和OCSI在每片加載5μg時的抗菌效果（II和II''）以及OCSI-PCL10、OCSI-PCL20、OCSI-PCL30的抗菌效果（III和Ⅲ''）。其中，DMF用于對照實驗。


  該研究成果以New indoleacetic acid-functionalized soluble oxidized starch-based nonionic biopolymers as natural antibacterial materials為題于近日發(fā)表在International Journal of Biological Macromolecules上（DOI：10.1016/j.ijbiomac.2023.125071）。通訊作者是陜西科技大學(xué)生物質(zhì)與功能材料研究所黨旭崗副教授。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.125071

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