[00113922]新型超亲水高分子抗菌剂的分子设计、合成及作用机制研究

1. 课题来源与背景： 本课题来源于国家自然科学基金项目（新型超亲水高分子抗菌剂的分子设计、合成及作用机制研究,项目编号No.50803037）资助完成。各项技术指标均已达到课题要求,并按照研究计划如期顺利结题。 背景：粤港澳大湾区的湿度和温度非常适合于微生物和病毒繁殖生长,繁殖迅速的微生物极易在多孔的织物上生成菌斑,使纺织品产生霉变、脆化甚至变质,产生氨等异味物质,进而造成皮肤疾病的传播或感染。纺织品抗菌整理的目的是赋予纺织品良好的抗菌功能,改善服用环境,保护纺织品并防止疾病传播,降低公共环境人群的交叉感染率。大量研究表明,80%以上的哮喘与螨虫过敏有关,对床单、枕巾、窗帘等进行驱螨和杀螨整理以避免螨虫过敏显得迫在眉睫,尤为重要。随着生活水平提高,人们对纺织品的卫生健康提出了更高要求,抗菌防霉防螨纺织品具有巨大市场前景。研究抗菌保健纺织品与人们追求健康的理念完全吻合,具有重大的社会经济效益。 基于目前市场上抗菌纺织品存在的功能单一、附着力弱和毒副作用较大等问题分析,结合粤港澳大湾区的社会需求,本项目设计研发了一系列无毒无皮肤刺激性的新型反应型抗菌整理剂,并通过化学键结合方式固定于纺织品表面,在确保纺织品的力学性能、透湿透气性和色差等各项使用性能不产生负面影响的前提下,获得持久高效抗菌防霉除螨性能的非溶出型抗菌纺织品。 2. 技术原理及性能指标： 2.1 技术原理：为避免或减少抗菌材料对细菌和真菌的抗药性,本项目将抗菌材料,通过浸渍-辊轧-烘干等方法,以化学键合的方式固定于纺织品表面,以确保足够的杀菌活性,让接触到材料表面的细菌、真菌和螨虫都被杀死,而未近距离接触的病原微生物不会受到低剂量刺激而免于产生耐药性。基于 “kill-release”的设计原理,在保持纺织品原有的力学性能、透湿和透气性能的基础之上,获得持久抗菌防霉防螨活性和优异的抗细菌粘附性,以确保织物不受微生物污染。 2.2 技术指标： 1) 设计合成一系列反应型甜菜碱抗菌整理剂,并首次将甜菜碱应用于纺织品抗菌整理, 在保持纺织品原有的力学性能、透湿透气性能和吸湿排汗性能基础之上,获得持久抗菌防污（抗细菌粘附）无毒无皮肤刺激性的高性能纺织品,并探索其抗菌作用机制及在玻璃表面的抗菌改性。 2)采用高化学反应活性的异氰酸酯基团为反应基团,经温和的低温节能整理工艺获得无毒无皮肤刺激性的持久抗菌和抗细菌粘附的棉纺织品,且对纺织品本身的力学性能、透湿透气性能和色差无明显的负面影响,该技术产品受到国内外同行的关注,取得了显著的社会效益。 3)首次将反应型甜菜碱应用于改性壳聚糖,以增加壳聚糖在中性环境下的水溶性和抗菌活性,同时获得高效抗菌和生物相容性的壳聚糖衍生物,并系统研究了其构效关系和生物安全性评价,本技术产品具有良好的抗菌活性、抗细菌粘附和抗蛋白质粘附性,有望在无痛更换的新型伤口敷料和抗菌纺织品领域得到应用。 课题发表SCI收录论文7篇,中国核心期刊论文1篇,获得美国发明专利1项,中国发明专利3项,培养研究生6余人（省优秀硕士学位论文1篇）,培养本科生10余人。 3. 技术的创造性与先进性 3.1 本项目设计合成了以有机硅氧烷和异氰酸酯基团等为反应性官能团,甜菜碱和季铵盐等为抗菌基团的一系列抗菌整理剂,并首次以化学键结合的方式固定于纺织品表面,在不明显负面影响织物透湿透气、力学性能和色差的前提下,赋予持久抗菌防霉防螨的纺织品。产品不溶出,无毒无皮肤刺激性。 3.2 首次制备得兼具持久高效抗菌和抗细菌粘附性的抗菌防霉防螨纺织品,可根据需要精确调控细菌粘附性和杀菌性;产品综合性能达到国际先进水平,受到国内外学术界和产业界同行的青睐。 3.3 整理剂可高纯度储运,可大大节省运输和存储成本,无溶剂运输更安全;使用方便,直接兑水后低温节能整理,无废水废气排放;制备工艺简单,成本较低,有自主知识产权。 4. 技术的成熟程度,使用范围和安全性 本技术产品已经实现部分产业化,试用市场反应效果良好。在保持纺织品的力学性能、透湿透气性能和色差基本不变的前提下,赋予纺织品持久高效的抗菌防霉和防螨性能,且产品无毒无皮肤刺激性。本技术采用无废水废气排放的低温环保节能的整理工艺,获得了纺织品持久的抗菌防霉防螨和柔软性,解决了印染的环保节能问题。广泛应用于纺织品（内衣、鞋袜、床上用品、床垫、窗帘、地毯等）、纸巾（湿巾、干巾）、面膜、 医用纱布、生活饮用水净化处理等领域。具有重要的社会效益和经济价值。 5. 应用情况及存在的问题 目前已在深圳市史丹福东宏布业有限公司、广东采诗纺织有限公司、奥美医疗等公司试用,客户反映很好,已和奥美医疗等几家上市公司进行商讨产业化,经本技术整理的抗菌纺织品有望出口到日本、美国、欧盟等国家。 6. 历年获奖情况 指导学生获中国“华为杯”大学生新材料创新设计大赛三等奖1项（2014）,广东省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖1项（2013）,二等奖1项（2011）,指导学生活广东省优秀硕士学位论文1篇。