新方法！“光敏剂”与聚合物结合制备抗感染材料

北卡罗来纳州立大学的研究人员已经成功地将“光敏剂”融入到一系列聚合物中，使这些材料能够仅使用环境中的氧气和可见光波使细菌和病毒失活。这种新方法为一系列旨在减少耐药病原体传播的新产品打开了大门。

“抗生素耐药性病原体的传播，包括所谓的'超级细菌'，对公众健康构成了重大威胁，仅在美国每年就有数百万例医疗病例发生，”北卡罗来纳州立大学的化学和生物分子工程学院副教授、这项工作论文的联合作者Reza Ghiladi说。“这些感染中有许多是由表面传播的病原体引起的。”

我们的目标是开发一种抗感染、无毒、有弹性的材料，以供实际使用。目前，我们已经取得了初步成功。

“科研工作者已经做了大量的工作来开发光敏剂分子，利用可见光的能量将空气中的氧转化为杀生物‘单线态'氧气，这种‘单线态'氧气能够有效并直接地打击病毒和细菌，”北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教及化学和生物分子工程特聘教授、该论文的共同通讯作者Richard Spontak说。“这种行为模式没有任何阻力。”

“然而，此前这一领域的大部分工作都是使用像纤维素这样的基质来完成的，这些材料在医院这样的工作场所日常使用是不实用的。我们的研究工作远远超出了这个范围。”

这种新方法是将光敏剂结合到疏水的半结晶弹性体中，这种弹性体具有防水性和机械抗压性，与此同时还能允许氧气进入光敏剂中。更重要的是，光敏剂在材料中的分布意味着即使材料表面被划伤或磨损，它也将保持其抗菌性能。

“这篇论文主要关注的是一类聚合物，但它是一种基本的概念证明，它证明能够在不牺牲功能的前提下，将这些光敏剂放入一系列坚固而‘软’材料的能力，”Spontak说。“这只是我们研究内容的冰山一角。”

在实验室测试中，研究人员发现这种光敏剂嵌入式聚合物在暴露于光照下60分钟时，灭活了至少99.89％五种细菌菌株以及99.95％两种病毒。

“我们还证明了可以用相对简单的工艺，使用市售的光敏剂和聚合物制造这些材料，”Ghiladi说。“这使得批量生产既可行又比以前生产光敏剂材料的方法更便宜。”

“我们目前正在寻找合作伙伴，与我们一起研究利用这些材料来解决国家重要疾病的病原体，例如梭状芽胞杆菌和炭疽病毒，它们被疾病控制中心列为“紧急”危险级别。

“虽然我们希望诸如在医院这样的高科技环境中寻求应用，但我们认为在贫困地区改善健康也存在巨大的潜力，”Spontak说。“如果我们能开发出能在有限的医疗资源领域限制疾病传播的自我消毒物品，我们就能够挽救很多生命。”

该论文题目为“光动力学聚合物作为综合抗感染材料：保持在日益增长的全球威胁之上”，发表在《ACS应用材料与界面》”ACS Applied Materials & Interfaces“杂志上。该论文的第一作者是北卡罗来纳州立大学的博士生Bharadwaja Peddinti。该论文由北卡罗来纳州立大学生物科学副教授Frank Scholle共同撰写。