自杀聚合物证明有效免受耐药病原体

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丰富Spontak rich_spontak@ncsu.edu. 919.515.4200

Reza Ghiladi reza_ghiladi@ncsu.edu. 9

马特·希普曼 matt_shipman@ncsu.edu 米

来自北卡罗来纳州立大学的研究人员发现弹性聚合物具有广谱抗菌性能，使其仅在几分钟内杀死一系列病毒和耐药细菌 - 包括耐甲氧丙胺金黄色葡萄球菌(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)。

“当我们观察来自这种聚合物的一些有趣行为并决定探索其更大的潜力时，我们正在探索不同的方法，并决定更深入地探索其潜力，”一份关于化学工作和杰出教授的论文的丰富的Spontak。和NC状态的生物分子工程。“以及我们所发现的是作为对抗抗药性病原体的现有材料相关方法的替代武器非常有前途。这在临床环境中可能特别有用 - 例如医院或医生办公室 - 以及高级生活设施，病原体传播可能具有可怕的后果。“

聚合物的抗微生物性能源于其独特的分子结构，其吸收水与化学改性（或官能化）用磺酸基进行化学改性（或官能化）的序列。

“当微生物与聚合物接触时，微生物表面上的水与聚合物中的磺酸官能团相互作用 - 产生迅速杀死细菌的酸性溶液，”NC化学副教授Reza Ghiladi说本文的州和联合对应作者。“这些酸性溶液可以通过控制聚合物中的磺酸官能团的数量来或多或少地制备。”

研究人员对六种抗生素抗菌菌株的六种细菌进行了测试的聚合物：MRSA，万古霉素肠球菌都有效和Carbapenem抗性Acinetobacter Baumannii.。当40％或更多相关的聚合物单元含有磺酸基团时，聚合物在五分钟内造成每种细菌菌株的99.9999％。

研究人员还测试了这种聚合物对三种病毒的抗作用:一种狂犬病类似病毒、一种流感病毒和一种人类腺病毒。

“这种聚合物能够在5分钟内完全摧毁流感和狂犬病类似物，”北卡罗来纳州立大学生物科学副教授、该论文的合著者弗兰克·斯科勒(Frank Scholle)说。“虽然具有较低浓度磺酸基团的聚合物对人类腺病毒没有实际效果，但它可以在较高的磺酸水平下杀死99.997%的病毒。”

研究人员担心的一个问题是，随着时间的推移，这种聚合物的抗菌效果会逐渐恶化，因为磺酸基团与水中的正离子(阳离子)相互作用时会被中和。然而，他们发现，将聚合物暴露在酸溶液中可以完全“充电”。

Ghiladi说:“在实验室环境中，你可以将聚合物浸入强酸中。”“但在其他情况下，比如在病房里，你可以简单地在聚合物表面喷上醋。”

这种“充电”过程之所以有效，是因为每当一个带负电的磺酸基团与水中的一个阳离子结合时——当聚合物与微生物接触时就会发生这种情况——磺酸基团就会变成电中性。这使得酸基团对微生物无效。但是，当中和聚合物受到酸的作用时，这些官能团可以用酸的质子交换束缚阳离子，使磺酸基重新活跃起来，并准备好杀死微生物病原体。

Ghiladi说:“我们在这里所做的工作突出了一种有前途的新方法，即创造抗菌表面，用于对抗耐药病原体，特别是医院获得性感染。”

Spontak补充说:“像这样的功能块聚合物是高度通用的——可用作水处理介质、软致动器、太阳能电池和气体分离膜——而且环保，因为它们很容易回收和重复使用。”“这些特性使它们特别具有吸引力，易于广泛使用。

“这项工作只专注于Kraton Polymers生产的一种聚合物系列，”Spontak说。“我们非常渴望看到我们如何进一步修改这种聚合物和其他聚合物，以保持如此有效和快速抗菌的特性，同时改善其他属性，这将吸引其他应用程序。”

纸”,固有的自我杀菌的带电多嵌段聚合物，在几分钟内杀死耐药微生物，发表在该杂志上材料的视野。本文的第一作者是Bharadwaja S. T. Peddinti，博士学位。在NC状态的学生。本文由Mariana Vargas共同撰写，该案例在NC州的本科生;并史蒂文史密斯的宝洁公司的史密斯。

这项工作得到了北卡罗莱纳州非织造布研究所的支持。研究人员还得到了北卡罗来纳州细胞和分子成像设备的成像帮助，该设备由国家科学基金会支持，拨款号为DBI-1624613。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

“固有的自杀菌带电多嵌段聚合物，可在几分钟内杀死耐药微生物”

作者: Bharadwaja S. T. Peddinti, Frank Scholle, Mariana G. Vargas, Reza A. Ghiladi和Richard J. Spontak, North Carolina State University;和史蒂文·d·史密斯，宝洁公司

发表: 7月17日,材料的视野

DOI: 10.1039 / C9MH00726A

文摘:通过大大增加可能最终成为致命的医院收养的感染的风险，耐药微生物织机是对全球医疗保健的巨大威胁，特别是对于老年人，受伤和免疫受损患者。因此，已经制定了几种与材料有关的抗微生物策略来减轻这种无处不在的问题，导致不同程度的成功水平，并且在某些情况下，引入环境安全的有害并发症。在这里，我们证明了中间嵌段选择性磺化的带电多嵌段聚合物，因此亲水和可水溶胀，固有地提供快速作用（仅在5分钟内杀死超过99.9999％的自灭菌表面，而是针对各种克阳性和阴性细菌，其中三种是抗生素的抗性。这种令人惊讶的反应，这取决于中间嵌段程度，归因于表面pH水平的显着降低，这对具有典型阴离子外膜的微生物显着有效。这些聚合物适用于生物医学应用，智能纺织品，分离膜，商品夹具和食品包装，对传染性病毒菌株同样有效。尽管通过在循环暴露于电解质溶液期间，通过磺酸基团的磺酸基团的磺酸基团的络合络合来逐渐减小这些聚合物的抗菌效果，但是这些热塑性弹性体可以通过相对短的浸入酸性溶液中的相对较短的沉浸量完全恢复活力。作为扩大抗菌材料的抗菌材料的高度有前途的添加和替代设计范式，这些中间磺化多嵌段聚合物构成了一种容易，便宜，综合，环保的预防途径，用于打击耐药微生物的全球增殖。