摘要
近年来，微生物对人体健康和安全的威胁已经成为一个严重的公共问题。抗菌材料因其可以有效地抑制微生物的生长，从而成为重要的研究方向。如今抗菌材料已广泛应用于建材、树脂、纤维、纸张、橡胶、涂料、木材、服装、医疗、水处理、日用品、塑料、食品包装等领域内。常用抗菌剂包括季铵盐、季磷盐、无机金属离子，卤胺等。其中卤胺因具有良好的抗菌功效、很好的稳定性和再生性、对人体安全等优点而受到关注。本文通过三种方法制备了三种卤胺高分子抗菌材料，并对其抗菌功效进行了深入研究。 (1)卤胺高分子纳米抗菌材料的合成、表征及抗菌性能研究 由苯乙烯(St)与丙烯酸（AA）通过乳液聚合反应，制备出含不同单体比例的poly(styrene-co-acrylateacid)纳米粒子(PSANPs)。通过场发射扫描电镜对PSA纳米粒子形貌进行表征并结合希望PSANPs含有尽可能多AA的目标要求，确定St与AA的最佳质量比为2∶1。之后通过与叔丁胺的胺基化反应和氯化反应得到卤胺高分子纳米抗菌粒子poly(styrene-co-N-(t-Bu)-N-chlorine-acrylamide)(PSA-N-ClNPs)。采用场发射扫描电镜、比表面积和孔隙分析仪、红外光谱和X射线光电子能谱分析仪等对PSA-N-ClNPs进行了表征，研究了PSA-N-ClNPs对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)、最小杀菌浓度(MBC)和接触时间对抑菌率的影响。结果表明，PSA-N-ClNPs具有良好的抗菌性能，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为5μg·mL-1和10μg·mL-1，最小杀菌浓度均为10μg·mL-1。浓度为10μg·mL-1的PSA-N-ClNPs在与细菌接触90min内可以将浓度约为7.1×107CFU/mL的大肠杆菌全部杀死，在120min内对浓度为1.6×107CFU/mL金黄色葡萄球菌的抑菌率可以达到86.67％。PSA-N-ClNPs对大肠杆菌的抗菌性能优于金黄色葡萄球菌。研究还发现PSA-N-ClNPs具有很好的储存稳定性。 (2)卤胺高分子磁性纳米抗菌材料的合成、表征及抗菌性能研究 制备了单分散的卤胺高分子磁性纳米粒子(PSA-N-Cl@Fe3O4NPs)，并利用多种测试手段对其进行了表征。通过抗菌实验发现，Fe3O4NPs、PSA@Fe3O4NPs和PSA-NH@Fe3O4NPs对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均没有抑菌效果，而卤胺高分子磁性纳米粒子PSA-N-Cl@Fe3O4NPs具有很强的抗菌性能。 PSA-N-Cl@Fe3O4NPs对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的的最小抑菌浓度均为15μg·mL-1，最小杀菌浓度均为20μg·mL-1。浓度为15μg·mL-1的PSA-N-Cl@Fe3O4NPs分别在150min和180min内可以将浓度为4.3×107CFU/mL的大肠杆菌和1.9×107CFU/mL金黄色葡萄球菌全部杀死。抗菌结果表明PSA-N-Cl@Fe3O4NPs对大肠杆菌的抗菌性能优于金黄色葡萄球菌。卤胺高分子磁性纳米粒子PSA-N-Cl@Fe3O4NPs具有的磁性特征可使该材料在水溶液中具有较好的可回收性。 (3)大孔交联卤胺高分子抗菌材料的合成、表征及抗菌性能研究 通过悬浮共聚的方法制备了大孔交联聚苯乙烯与聚丙烯酸混聚物树脂PSA，通过调整St与AA的比例、水相油相的比例和致孔剂的用量得到形貌尺寸均一的大孔交联PSA树脂。PSA树脂与叔丁胺的胺化反应得到卤胺前置体PSA-NH树脂，再经过氯化反应得到大孔交联卤胺高分子抗菌树脂材料PSA-N-Cl。通过比表面积分析可知，大孔交联卤胺高分子抗菌树脂材料PSA-N-Cl具有很大的比表面积，增大了细菌与卤胺抗菌材料的接触面积。通过振荡法对抗菌材料的抗菌性能进行研究，大孔交联卤胺高分子抗菌树脂材料PSA-N-Cl分别在1min和3min内可以将浓度为8.9×107CFU/mL的大肠杆菌和6.5×107CFU/mL金黄色葡萄球菌全部杀死。结果表明其对革兰氏阴性与革兰氏阳性细菌均有很强的杀菌效果。
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