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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們健康意識(shí)的提高，生物材料在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。各種人工生物材料如，人工導(dǎo)尿管、人工體腔引流管、人工靜脈導(dǎo)管、人工血液透析或腹膜透析管、人工氣管插管、人工心臟瓣膜、人工骨、人工聲帶等廣泛使用。統(tǒng)計(jì)顯示，全球每年有上百萬(wàn)的生物材料制成的醫(yī)療裝置植于體內(nèi)，僅在北美每年的尿路導(dǎo)管（urethral cathers and urinary stents）的使用量就高達(dá)1億支。但是，生物材料在給臨床治療帶來(lái)便捷的同時(shí)，仍存在某

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全世界每年死于細(xì)菌感染的人數(shù)已超過(guò)1700萬(wàn)人。從歷次疾病流行的教訓(xùn)中，人們清楚地認(rèn)識(shí)到,有害細(xì)菌的傳播能通過(guò)各種途徑迅速蔓延。因此，這就迫切需要開(kāi)發(fā)用于日常生活的抗菌材料解決憂關(guān)人們健康的難題，例如：各種衛(wèi)生紙巾、擦拭紙、食品包裝材料、醫(yī)藥包裝、過(guò)濾、口罩或面罩、一次性醫(yī)療用品、包裝標(biāo)簽等。然而,傳統(tǒng)的上述材料并不具備殺菌功能。行之有效的方法就是讓材料或紙張表面具有自然抑制或阻止病菌生長(zhǎng)和傳播的能力。抗菌材料，其性能是破壞病菌

本實(shí)驗(yàn)提供抗細(xì)菌肽快速合成方法。在高溫下利用磷酸催化劑和植物油將特定氨基酸聚合為抗菌肽。 利用沉淀、萃取等技術(shù)得到可應(yīng)用的肽制品。運(yùn)用質(zhì)譜法、MIC、電鏡等實(shí)驗(yàn)分析所得產(chǎn)物的成分、活 性，并提供成本為20-50元每公斤的產(chǎn)品供機(jī)理分析和田間實(shí)驗(yàn)。

抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長(zhǎng)的材料的總稱，一般根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可以分為以下幾大類：無(wú)機(jī)抗菌材料、有機(jī)抗菌材料、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機(jī)抗菌材料進(jìn)行開(kāi)發(fā)，將二者優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，其最大的優(yōu)點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 細(xì)菌是感染疾病和食源性疾病中常見(jiàn)的病原體，特別是在醫(yī)療資源匱乏和公共衛(wèi)生相對(duì)差的地區(qū)，細(xì)菌感染己成為近年來(lái)主要的健康威脅之一。目前，針對(duì)細(xì)菌感染問(wèn)題的主要處理方法是使用抗生素。但是，近年來(lái)由于抗生素的濫用，導(dǎo)致了全球范圍內(nèi)細(xì)菌耐藥性的增加以及耐藥菌感染的不斷加劇。因此，開(kāi)發(fā)新型高效的廣譜抗菌材料勢(shì)在必行。 抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長(zhǎng)的材料的總稱，一般根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可以分為以下幾大類：無(wú)機(jī)抗菌材料、有機(jī)抗菌材料、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機(jī)抗菌材料進(jìn)行開(kāi)發(fā)，將二者優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，其最大的優(yōu)點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性。

【技術(shù)背景】 細(xì)菌是感染疾病和食源性疾病中常見(jiàn)的病原體，特別是在醫(yī)療資源匱乏和公共衛(wèi)生相對(duì)差的地區(qū)，細(xì)菌感染己成為近年來(lái)主要的健康威脅之一。目前，針對(duì)細(xì)菌感染問(wèn)題的主要處理方法是使用抗生素。但是，近年來(lái)由于抗生素的濫用，導(dǎo)致了全球范圍內(nèi)細(xì)菌耐藥性的增加以及耐藥菌感染的不斷加劇。因此，開(kāi)發(fā)新型高效的廣譜抗菌材料勢(shì)在必行。 抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長(zhǎng)的材料的總稱，一般根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可以分為以下幾大類：無(wú)機(jī)抗菌材料、有機(jī)抗菌材料、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機(jī)抗菌材料進(jìn)行開(kāi)發(fā)，將二者優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，其最大的優(yōu)點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性。 【痛點(diǎn)問(wèn)題】 目前已經(jīng)有研究者開(kāi)始嘗試合成锍鹽聚合物并將其作為抗菌類產(chǎn)品使用，如Kanazaw等的合成4 -乙烯芐基四亞甲基锍四氟硼酸鹽聚合物，結(jié)果顯示該類聚合物只對(duì)金黃色葡糖球菌在內(nèi)的革蘭氏陽(yáng)性類細(xì)菌抗菌活性較高，而對(duì)大腸桿菌在內(nèi)的革蘭氏陰性類細(xì)菌的抗菌活性較低，廣譜性較差。而Hirayama合成的三（正烷基苯基）锍鹽（TAPSs）雖然抗菌活性高，但是其急性毒性和皮膚刺激比較強(qiáng)。由此，合成出毒性低且具有廣譜抗菌性的锍鹽類陽(yáng)離子聚合物仍是本領(lǐng)域所面臨的技術(shù)難題。 【解決方案】 本成果提供了一種具有抗菌性能的锍鹽類陽(yáng)離子聚合物及制備技術(shù)，該類基于锍鹽的陽(yáng)離子聚合物具有較低的紅細(xì)胞溶血毒性：本成果锍陽(yáng)離子聚合物在濃度HC50≥5300µg/mL時(shí)，其紅細(xì)胞溶血率依舊≤50%，具有良好的生物相容性，可以達(dá)到抗菌劑使用的安全要求；具有優(yōu)異的抗菌效果，殺菌速度快，抗菌效果突出。在聚合物濃度為100µg/mL時(shí)，即可對(duì)革蘭氏陽(yáng)性類細(xì)菌及革蘭氏陰性類細(xì)菌均有99.9%的殺菌率，殺菌活性高，具有廣譜抗菌性能。

目前主流的抗菌膜制備方法是在基膜表面接枝抗菌物質(zhì)，常用的抗菌材料包括氧化石墨烯、碳納米管、抗菌聚合物、金屬離子等，但這些材料普遍存在著接枝方式復(fù)雜，且對(duì)環(huán)境有危害的缺陷。相比而言，季銨鹽類抗菌劑具有抗菌效果好，環(huán)境友好等特點(diǎn)，目前水溶性的小分子或高分子季銨鹽抗菌劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水處理、食品、醫(yī)療衛(wèi)生和包裝材料等領(lǐng)域。然而，將季銨化合物直接接枝到膜表面所制備的抗菌膜仍存在制備流程復(fù)雜，成本較高等問(wèn)題，這也使得目前開(kāi)發(fā)的大部分季銨鹽功能膜無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際水處理系統(tǒng)。因此，為解決以上問(wèn)題，開(kāi)發(fā)新型親水抗菌功膜的制備方法是目前業(yè)內(nèi)所亟需的。 本成果中提出的制備方法將氯甲基化聚合物制備為中空纖維多孔膜，并制作為管殼式膜組件，之后采用過(guò)濾操作模式直接將叔胺化合物接枝到組件中的中空纖維膜絲上，從而制備出具有優(yōu)良抗菌性能的季銨化功能膜組件。該制備方法簡(jiǎn)單便捷，且接枝穩(wěn)定性高，適合長(zhǎng)期大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際膜法水處理體系中，且制備的超濾膜具有良好的親水性和抗菌性。抗菌膜制備簡(jiǎn)單便捷，常溫常壓過(guò)濾操作即可完成接枝，且接枝穩(wěn)定性高，成本低，對(duì)水體中微生物去除率99.9%以上，尤其能抑制微生物在膜上（內(nèi)外表面，孔道壁面）生長(zhǎng)。 圖1.性能參數(shù)

UV固化涂料已經(jīng)成為較為成熟的技術(shù)，特別是隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，生產(chǎn)和研究人員更加注意UV固化涂料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。UV固化涂料是一種綠色環(huán)保型涂料，它完全符合“4E”原則，一般UV固化能耗為熱固化的1/5，且UV固化涂料含揮發(fā)組分較少，污染小，最吸引研究人員和開(kāi)發(fā)商的是UV固化涂料能減少原材料消耗，有利于降低經(jīng)濟(jì)成本。目前的UV固化材料各種各樣，但是還是不同程度的存在著一些問(wèn)題，現(xiàn)有的UV固化涂料經(jīng)光固化后收縮率大、產(chǎn)生收縮應(yīng)力, 導(dǎo)致涂膜性脆、附著力和耐沖擊力差、以及涂膜的柔韌性差和硬度低、不耐腐蝕、易黃變老化等缺點(diǎn)，這一系列問(wèn)題都需要針對(duì)不同的用途繼續(xù)改良，降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大用途。 本技術(shù)提供一種專用UV固化抗菌涂料及其制備方法。本技術(shù)的有益效果是：配方中添加IPBC抗菌物質(zhì)，具有抗氧化，抑霉變的作用；添加助劑，流平性好，使涂料具有良好的柔韌性、硬度、附著力、耐磨、耐刮擦，節(jié)能環(huán)保，生產(chǎn)效率高，適用于塑料表面。該涂料可以采用滾涂、噴涂的施工方式進(jìn)行施工。按以上方案制得的涂料涂裝在木板上附著力都好于二級(jí)，耐75％乙醇24 小時(shí)以上，耐堿24小時(shí)以上、耐酸48小時(shí)以上，耐受零下40 度和40度的冷熱循環(huán)10 次不發(fā)生開(kāi)裂，耐15％食鹽水60 小時(shí)以上，硬度可在2HB 到3H 間調(diào)節(jié)，耐磨指數(shù)在4000轉(zhuǎn)以上。

本成果利用酸蝕鈦材，制備表 面微米結(jié)構(gòu)，進(jìn)而利用溶膠-凝膠法在其表面構(gòu)建了含鋅的納米結(jié)構(gòu)，獲得了兼 具抗菌/抑制破骨細(xì)胞生理功能及促進(jìn)牙槽骨快速愈合的性能。利用二氧化鈦納 米管陣列加載硒，并以殼聚糖封蓋，實(shí)現(xiàn)良好抗菌的效果，同時(shí)維持鈦基材良好 的生物相容性。利用鈦基材原位生成的Ti02納米管陣列加載天蠶肽，并以殼聚 糖/天蠶肽偶聯(lián)透明質(zhì)酸LBL多層結(jié)構(gòu)封蓋，實(shí)現(xiàn)由鈦基材潛在細(xì)菌分泌透明質(zhì) 酸酶觸發(fā)的自響應(yīng)短期及長(zhǎng)效抑菌作用，為研發(fā)抗菌牙種植體積累自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 關(guān)鍵技術(shù)。

抗菌肽（antibacterial peptides or antimicrobial peptides）是生物體中存在的具有廣譜抗菌活性的內(nèi)源性肽類物質(zhì)，具有抗細(xì)菌、真菌和病毒的活性，也具有抗腫瘤的作用。分子量在2000～7000左右，由20～60個(gè)氨基酸殘基組成。這類活性多肽多數(shù)具有強(qiáng)堿性、熱穩(wěn)定性以及廣譜抗菌等特點(diǎn)，在食品和藥品方面有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本項(xiàng)目采用有機(jī)溶劑提取、高速離心分離純化、真空低溫等高技術(shù)提取分離純化中國(guó)林蛙蛙皮中的活性生物肽生產(chǎn)天然生物抗菌劑。

首次構(gòu)建出無(wú)機(jī)離子寡聚體并可以通過(guò)“無(wú)機(jī)離子聚合”全新途徑可塑地構(gòu)建出無(wú)機(jī)材料，實(shí)現(xiàn)“像制造塑料一樣制造無(wú)機(jī)物”（Nature 2019）并可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)材料的相互融合（Science 2021）。 一、項(xiàng)目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡(jiǎn)介 首次構(gòu)建出無(wú)機(jī)離子寡聚體并可以通過(guò)“無(wú)機(jī)離子聚合”全新途徑可塑地構(gòu)建出無(wú)機(jī)材料，實(shí)現(xiàn)“像制造塑料一樣制造無(wú)機(jī)物”（Nature 2019）并可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)材料的相互融合（Science 2021）。這些成果突破了無(wú)機(jī)塊體材料依賴高溫?zé)Y(jié)定形的傳統(tǒng)途徑，可以在常溫條件下實(shí)現(xiàn)構(gòu)建，為功能材料的制備提供革命性的科學(xué)新基礎(chǔ)，特別適合在生物體內(nèi)開(kāi)展仿生合成。目前已經(jīng)顛覆性地實(shí)現(xiàn)以下突破： 1）結(jié)合生物礦化實(shí)現(xiàn)人體牙釉質(zhì)的再生（Sci Adv 2019），再生層與天然牙釉結(jié)構(gòu)完全一致，擁有相同的生物力學(xué)特性。該工作打破了傳統(tǒng)口腔醫(yī)學(xué)中牙釉質(zhì)不能再生的認(rèn)知，引領(lǐng)新一代口腔材料從“填充型”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;再生型”。目前已進(jìn)入轉(zhuǎn)化研究階段，樣品能夠高效地修復(fù)牙齒表面的微小缺損。 2）結(jié)合傳統(tǒng)有機(jī)聚合發(fā)展出有機(jī)-無(wú)機(jī)共聚新技術(shù)，可以制備出有機(jī)-無(wú)機(jī)共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。與傳統(tǒng)的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料不同，共聚型新材料能夠在分子尺度上實(shí)現(xiàn)有機(jī)和無(wú)機(jī)相之間的相互融合，從而構(gòu)建出結(jié)構(gòu)完全均一、具有優(yōu)異力學(xué)性能的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。特別是在傳統(tǒng)高分子材料中引入無(wú)機(jī)離子鍵可以顯著增強(qiáng)材料原有的力學(xué)性能，例如通過(guò)無(wú)機(jī)離子寡聚體可以大幅度改善傳統(tǒng)塑料材料。 “無(wú)機(jī)離子聚合”可以構(gòu)建出柔性無(wú)機(jī)離子材料，開(kāi)發(fā)出礦物基塑料替代新材料，被稱為“石頭變塑料” （Adv Mater 2022）。礦物基塑料材料與傳統(tǒng)塑料相比在保持制備可塑性和結(jié)構(gòu)韌性的同時(shí)，具有高強(qiáng)、高硬和高熱穩(wěn)定性等新特征，而其礦物的本質(zhì)特征還可以使材料能夠融入到自然的礦物循環(huán)中，為解決塑料污染問(wèn)題提供新策略，是一種環(huán)保型的新材料。