環(huán)化聚合物以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)（緊湊的三維結(jié)構(gòu)、高官能團(tuán)密度等）和性能（高轉(zhuǎn)變溫度、低特性粘度等）得到了廣泛的關(guān)注， 然而，環(huán)化聚合物的有效合成一直是化學(xué)家們面臨的挑戰(zhàn)。Wang Wenxin團(tuán)隊(duì)一直致力于聚合物結(jié)構(gòu)的可控研究，近日，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)多烯基單體（MVMs）的可控聚合制備了單鏈環(huán)化/打結(jié)聚合物（SCKPs），該聚合物呈均勻的納米顆粒形態(tài)及窄的多分散性，結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)懸垂的乙烯基。采用類似的方法，Newland等人以2-二甲胺基甲基丙烯酸乙酯（DMAEMA）、二硫鍵聯(lián)二甲基丙烯酸二甲酯（DSDMA）和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸二甲酯（PEGMEA）為共聚體制備了SCKPs，并將其作為非病毒基因傳遞載體，該SCKPs具有較好的生物相容性和較高的基因轉(zhuǎn)染效率。Gao等人通過(guò)乙二醇二甲基丙烯酸酯（（EGMDA）與甲基丙烯酸甲酯（MMA）共聚制備了SCKPs，發(fā)現(xiàn)SCKPs能顯著降低聚合物的熔融粘度。MVMs種類和可控聚合方法的多樣性使得SCKPs的組成具有很大的可調(diào)性，可以預(yù)期，與其他結(jié)構(gòu)的聚合物相比，SCKPs在不同的應(yīng)用中將表現(xiàn)出獨(dú)特的性能。

醫(yī)院里，醫(yī)療器械表面的細(xì)菌會(huì)引起交叉感染，針對(duì)這一嚴(yán)重的問(wèn)題，科學(xué)家致力于開發(fā)具有抗菌表面的醫(yī)療器械，一個(gè)有前途的方法是開發(fā)新的聚合物涂層以防止細(xì)菌粘附。Alexander等人最近的研究表明，由含有環(huán)狀烴基的丙烯酸酯單體通過(guò)自由基光聚合制備的聚合物涂層能有效地減少細(xì)菌的附著，然而，制備的聚合物涂層具有堅(jiān)硬的玻璃狀表面，力學(xué)性能較差，容易形成生物膜，此外，粗糙的表面也可能對(duì)組織造成損傷。為了克服這些缺點(diǎn)，Alexander等人通過(guò)引入軟段組分提高了高分子膜的力學(xué)性能，但對(duì)抗菌性能有一定的影響。除了難以形成均勻的高分子膜外，膜中未反應(yīng)的單體更是會(huì)對(duì)組織或細(xì)胞產(chǎn)生嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，近日，愛爾蘭都柏林大學(xué)查爾斯皮膚病學(xué)研究所Wang Wenxin教授報(bào)道了以四種多烯基單體（MVMs）為原料，通過(guò)可逆加成-斷裂-鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）均聚反應(yīng)合成了四種SCKPs，并將其涂覆在玻璃基材上，通過(guò)紫外光固化制備了SCKP薄膜，同時(shí)揭示了單鏈環(huán)化/打結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)提高SCKP的抗菌性能的機(jī)理。相關(guān)工作以題目為“Bacterial-Resistant Single Chain Cyclized/Knotted Polymer Coatings”發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》上。

亮點(diǎn)

1、制備了新型結(jié)構(gòu)（單鏈環(huán)化/打結(jié)）的抗菌性聚合物材料（SCKPs），與其他結(jié)構(gòu)聚合物材料的抗菌性相比，SCKPs具有更好的抗菌性，可減少75%的細(xì)菌附著和生物膜形成；

2、研究了SCKPs抗菌作用機(jī)理，結(jié)果表明，單鏈環(huán)化/打結(jié)結(jié)構(gòu)引起的聚合物表面形態(tài)和疏水性能的改變是提高SCKPs抗菌性能的關(guān)鍵。

圖文解析

圖1. SCKPs的合成，SCKP膜的制備及抗菌性示意圖

圖2. TDDA的聚合過(guò)程變化

（A）不同時(shí)間點(diǎn)下TDDA聚合物的GPC曲線；（B） 重均分子量（Mw）和分子量分布（PDI）對(duì)TDDA單體轉(zhuǎn)化率的依賴性。

圖3. SCKP膜的制備及其抗菌附著效果評(píng)價(jià)。

（A） 旋涂法涂覆聚合物的示意圖；（B）不同表面基質(zhì)經(jīng)大腸桿菌培養(yǎng)后的熒光圖像；（C）不同表面基質(zhì)的相對(duì)GFP強(qiáng)度。

圖4. K-TDDA和非SCKP薄膜的表面形貌和疏水特性

（A）K-TDDA（左圖）和非SCKP（右圖）的SEM圖像，比例尺，25μm；（B）K-TDDA薄膜的AFM剖面圖，左側(cè)AFM圖像中的紅線部分所對(duì)應(yīng)的AFM地形圖（左欄）和高度剖面圖（右欄）；（C） 非SCKP和K-TDDA薄膜的水接觸角，比例尺：A，25μm；B，200 nm。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201904818