纯亲水自组装体构建抗菌纳米材料

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.10.003

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (10): 12-17.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.10.003

纯亲水自组装体构建抗菌纳米材料

杨禄¹^,²(), 陈韩婷¹

^1.江南大学化学与材料工程学院，江苏无锡 214122
^2.无锡麦克罗新材料科技有限公司，江苏无锡 214122

收稿日期:2020-04-01 出版日期:2020-10-26 发布日期:2020-10-26

Fabrication of Antibacterial Nanomaterials via Pure Hydrophilic Self⁃assembly

YANG LU¹^,²(), CHEN Hanting¹

^1.School of Chemical and Material Engineering，Jiangnan University，Wuxi 214122，China
^2.Wuxi MACRO NMS Co，Ltd，Wuxi 214122，China

Received:2020-04-01 Online:2020-10-26 Published:2020-10-26
Contact: YANG LU E-mail:luyang06@126.com

摘要/Abstract

摘要：

以纯亲水无规共聚物poly（DMAEMA-co-AA）在纯水相中诱导自组装，构建出可用于负载抗菌活性成分的纳米自组装体。结果表明，当AA 链段质量分数为51.6 %时poly（DMAEMA-co-AA）在水中更倾向于形成球状与多孔球状自组装体；另外，随着pH值的升高，自组装体表现出“呼吸”作用，从小尺寸的球状逐步膨胀为多孔球状自组装体，可稳定负载85 %以上抗菌成分（对羟基苯甲酸乙酯钠）构建抗菌纳米材料，得到对数抗菌值高于4.4的抗菌材料，用于抗菌包装后常温食品存储的时间显著延长。

关键词: 纯亲水无规聚合物, 水相自组装, 抗菌材料, 活性物负载

Abstract:

The self-assembly was induced for a hydrophilic random copolymer of poly（DMAEMA-co-AA） in pure water， and the self-assemblies were fabricated by loading antibacterial active components. The results indicated that when the random copolymer contained 51.6 wt % of AA， poly（DMAEMA-co-AA） tended to form spherical and porous spherical self-assemblies in pure water. With an increase of pH value， the self-assemblies exhibited a “breathing” behavior and varied from small-size spheres to porous spheres. More than 85 % ethyl p-hydroxybenzoate sodium as an antibacterial component could be stably loaded on the self-assemblies to form the antibacterial nanomaterials. Moreover， the other antibacterial components could also be loaded on the self-assemblies. The antibacterial nanomaterials achieved a logarithmic antibacterial value of above 4.4， and they could prolong the storage time of food at room temperature when used for anti-bacterial packaging.

Key words: purely hydrophilic random copolymer, aqueous self?assembly, antibacterial material, active load technique

中图分类号:

TQ 325.1

杨禄, 陈韩婷. 纯亲水自组装体构建抗菌纳米材料[J]. 中国塑料, 2020, 34(10): 12-17.

YANG LU, CHEN Hanting . Fabrication of Antibacterial Nanomaterials via Pure Hydrophilic Self⁃assembly[J]. China Plastics, 2020, 34(10): 12-17.

图/表 5

参考文献 21

1	JENEKHE S A， CHEN X L. Self⁃Assembled Aggregates of Rod⁃Coil Block Copolymers and Their Solubilization and Encapsulation of Fullerenes ［J］. Science， 1998， 279 ： 1 903⁃1 907.
2	KIM S K， JUNG E， GOODMAN M D， et al. Self⁃Assembly of Monodisperse Starburst Carbon Spheres into Hierarchically Organized Nanostructured Supercapacitor Electrodes ［J］. Acs Appl Mater Inter， 2015， 17 （7）： 9 128⁃9 133.
3	GORGOLL R M， TSUBOTA T， HARANO K， et al. Cooperative Self⁃Assembly of Gold Nanoparticles on The Hydrophobic Surface of Vesicles in Water ［J］. J Am Chem Soc， 2015， 137 （24）： 7568⁃7571.
4	HUANG M， SCHILDE U， KUMKE M， et al. Polymer⁃Induced Self⁃Assembly of Small Organic Molecules into Ultralong Microbelts with Electronic Conductivity ［J］. J Am Chem Soc， 2010， 132 （11）： 3 700⁃3 707.
5	BROSNAN S M， SCHLAAD H， ANTONIETTI M. Aqueous Self⁃Assembly of Purely Hydrophilic Block Copolymers into Giant Vesicles ［J］. Angew Chem Int Edit， 2015， 54 （33）： 9 715⁃9 718.
6	HWANG J， HEIL T， ANTONIETTI M， et al. Morphogenesis of Metal⁃Organic Mesocrystals Mediated by Double Hydrophilic Block Copolymers ［J］. J Am Chem Soc， 2018， 140 （8）： 2 947⁃2 956.
7	CHEN B， HE X Y， YI X Q， et al. Dual⁃Peptide⁃Functionalized Albumin⁃Based Nanoparticles with pH⁃Dependent Self⁃Assembly Behavior for Drug Delivery ［J］. Acs Appl Mater Inter， 2015， 7 （28）： 15 148⁃15 153.
8	XIAO M S， LAI W， WANG F， et al. Programming Drug Delivery Kinetics for Active Burst Release with DNA Toehold Switches ［J］. J Am Chem Soc， 2019， 141 （51）： 20 354⁃20 364.
9	KHEZRI K， SAEEDI M， DIZAJ S M. Application of Nanoparticles in Percutaneous Delivery of Active Ingredients in Cosmetic Preparations ［J］. Biomed Pharmacother， 2018， 106： 1 499⁃1 505.
10	TRAN V V， NGUYEN T L， MOON J Y， et al. Core⁃Shell Materials， Lipid Particles and Nanoemulsions， for Delivery of Active Anti⁃Oxidants in Cosmetics Applications： Challenges and Development Strategies ［J］. Chem Eng J， 2019， 368： 88⁃114.
11	ZHOU J M， ZHANG W J， HONG C Y， et al. Silica Nanotubes Decorated by pH⁃Responsive Diblock Copolymers for Controlled Drug Release ［J］. Acs Appl Mater Inter， 2015， 7 （6）： 3 618⁃3 625.
12	李炜罡，吕维平，王海滨，等. 抗菌材料进展［J］. 化工新型材料， 2003（3）：9⁃12.
	LI W G， LYU W P， WANG H B， et al. Progress of Antibacterial Materials ［J］. New Chemical Materials， 2003 （3）： 9⁃12.
13	石锐，耿欢，张静爽，等. 一种非溶出广谱抑菌型聚己内酯/明胶⁃有机硅季铵盐纳米纤维膜用于伤口敷料［J］. 生物医学工程学杂志， 2018（3）：396⁃402.
	SHI R， GENG H， ZHANG J S， et al. An Insoluble and Broad⁃Spectrum Bacteriostatic Polycaprolactone / Gelatin Organosilicon Quaternary Ammonium Salt Nanofiber Membrane for Wound Dressing ［J］. Journal of Biomedical Engineering， 2018 （3）： 396⁃402.
14	SCHNAIDER L， GHOSH M， BYCHENKO D， et al. Enhanced Nano⁃Assembly Incorporated Antimicrobial Composite Materials［J］. Acs Applied Materials & Interfaces， 2019， 11（24）.
15	赵俊燕，罗世永，许文才. 抗菌包装研究进展［J］. 包装工程， 2012， 33（5）：132⁃137.
	ZHAO J Y， LUO S Y， XU W C. Research Progress of Antibacterial Packaging ［J］. Packaging Engineering， 2012， 33 （5）： 132⁃137.
16	韦士才. JUC长效抗菌材料治疗体股癣和手足癣144例的疗效观察［J］. 中国真菌学杂志， 2016， 11（4）：232⁃234.
	WEI S C. Observation on the Efficacy of JUC Long⁃Acting Antibacterial Material in the Treatment of 144 Cases of Tinea Corporis Cruris and Tinea Manus and Pedis ［J］. Chinese Journal of Mycology， 2016， 11 （4）： 232⁃234.
17	张文钲. 载磷酸锆钠银抗菌除臭袜［J］. 化工新型材料，2004（1）：41⁃42.
	ZHANG W Z. Antibacterial and Deodorizing Socks Containing Zirconium Sodium Phosphate and Silver ［J］. New Chemical Materials， 2004（1）： 41⁃42.
18	PILATI F， ESPOSTI M D， BONDI M， et al. Designing of Antibacterial Plastics： Thymol Release from Photocured Thymol⁃Doped Acrylic Resins［J］. Journal of Materials Science， 2013， 48（12）：4 378⁃4 386.
19	王慧君，杜思昊，岳霞，等. 冠状病毒肺炎的病理学特征回顾与展望［J］. 法医学杂志， 2020， 36（1）：E028.
	WANG H J， DU S H， YUE X， et al. Review and Prospect of Pathological Characteristics of Coronavirus Pneumonia ［J］. Journal of Forensic Medicine， 2020， 36 （1）： E028.
20	北京协和医院新型冠状病毒感染的肺炎诊治专家组. 北京协和医院关于“新型冠状病毒感染的肺炎”诊疗建议方案（V2.0）［J］. 协和医学杂志， 2020， 11：E003.
	Expert Group on Novel Coronavirus Novel Coronavirus Pneumonia in Peking Union Medical College Hospital. Recommendations for Diagnosis and Treatment of Pneumonia in “New Coronavirus Infection” （V2.0）［J］. Concordia Medical Journal， 2020， 11 ： E003.
21	MINOO R H， HASSANZADEH D， AZARMI S， et al. Effect of Synthesis Method and Buffer Composition on the Lcst of a Smart Copolymer of N⁃Isopropylacrylamide and Acrylic Acid ［J］. Polym Advan Technol， 2007， 18 （12）： 986⁃992.

序号	测试菌种	菌种浓度/cfu?mL^-1	样品	回收菌种浓度/cfu?cm^?2		R
序号	测试菌种	菌种浓度/cfu?mL^-1	样品	接触时间为“0 h”	接触时间为“24 h”	R
1	大肠杆菌ATCC 8739	6.6×10⁵	C1	-	1.5 ×10²	3.636 8
	大肠杆菌ATCC 8739	6.6×10⁵	对照样品	2.7 ×10⁴	6.5 ×10⁵	-
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5×10⁵	C1	-	6.3 ×10²	3.013 6
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5×10⁵	对照样品	2.6 ×10⁴	6.5 ×10⁵	-
2	大肠杆菌ATCC 8739	6.6×10⁵	C2	-	1.0 ×10²	3.812 9
	大肠杆菌ATCC 8739	6.6×10⁵	对照样品	2.7×10⁴	6.5 ×10⁵	-
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5 ×10⁵	C2	-	3.9 ×10²	3.221 8
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5 ×10⁵	对照样品	2.6×10⁴	6.5×10⁵	-
3	大肠杆菌ATCC 8739	6.6 ×10⁵	C3	-	0.6×10	5.034 8
	大肠杆菌ATCC 8739	6.6 ×10⁵	对照样品	2.7×10⁴	6.5 ×10⁵	-
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5×10⁵	C3	-	2.3×10	4.451 2
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5×10⁵	对照样品	2.6×10⁴	6.5×10⁵	-

序号	测试菌种	菌种浓度/cfu?mL^-1	样品	回收菌种浓度/cfu?cm^?2		R
序号	测试菌种	菌种浓度/cfu?mL^-1	样品	接触时间为“0 h”	接触时间为“24 h”	R
1	大肠杆菌ATCC 8739	6.6×10⁵	C1	-	1.5 ×10²	3.636 8
	大肠杆菌ATCC 8739	6.6×10⁵	对照样品	2.7 ×10⁴	6.5 ×10⁵	-
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5×10⁵	C1	-	6.3 ×10²	3.013 6
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5×10⁵	对照样品	2.6 ×10⁴	6.5 ×10⁵	-
2	大肠杆菌ATCC 8739	6.6×10⁵	C2	-	1.0 ×10²	3.812 9
	大肠杆菌ATCC 8739	6.6×10⁵	对照样品	2.7×10⁴	6.5 ×10⁵	-
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5 ×10⁵	C2	-	3.9 ×10²	3.221 8
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5 ×10⁵	对照样品	2.6×10⁴	6.5×10⁵	-
3	大肠杆菌ATCC 8739	6.6 ×10⁵	C3	-	0.6×10	5.034 8
	大肠杆菌ATCC 8739	6.6 ×10⁵	对照样品	2.7×10⁴	6.5 ×10⁵	-
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5×10⁵	C3	-	2.3×10	4.451 2
	金黄色葡萄球菌 ATCC 6538P	6.5×10⁵	对照样品	2.6×10⁴	6.5×10⁵	-

[1]	杨禄, 陈韩婷. 纯亲水无规共聚物pH响应自组装及活性物控释[J]. 中国塑料, 2020, 34(9): 9-15.
[2]	杨禄, 陈韩婷. 利用亲水无规共聚物制备银纳米颗粒及抗菌应用研究[J]. 中国塑料, 2020, 34(11): 12-18.
[3]	李毕忠李泽国阳文崔辉仙马波路明杰. 食品活性包装用抗菌材料技术进展[J]. 中国塑料, 2012, 26(03): 10-16 .
[4]	王广莉;汤瑜. 抗菌纳米SiOx粉体应用于PVC试验研究[J]. 中国塑料, 2009, 23(08): 79-82 .

纯亲水自组装体构建抗菌纳米材料

Fabrication of Antibacterial Nanomaterials via Pure Hydrophilic Self⁃assembly

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 5

参考文献 21

相关文章 4

编辑推荐

Metrics

本文评价