高等化学工程学报

抽象的

速效广谱抗菌聚合物可应对日益严重的全球健康问题

理查德·斯蓬塔克

细菌和病毒等病原体附着在各种表面上通常会导致随后传播到新宿主，从而大大促进潜在有害生物的增殖。对于抗生素耐药性病原体来说，这种序列尤其令人担忧，它们正在成为对人类健康的全球威胁。根据美国疾病控制和预防中心的数据，每 20 名住院患者中就有 1 名受到院内感染的影响，仅在美国每年就有 100,000 人死亡。其中，约 23,000 人死亡归因于耐药性病原体，例如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA)。 2017 年，世界各地都报告了通常被称为“噩梦超级细菌”的菌株，它们对最后手段抗生素具有极高的耐药性。虽然金属（氧化物）已被用作表面或作为纳米颗粒引入各种基质中，以用作抗菌剂并消灭各种病原体，但它们最终都会遭受储存库枯竭或微生物耐药性的困扰，而且它们往往是病原体或疾病特异性的。此外，如果没有共价结合或紧密嵌入，这些纳米颗粒可能会渗入环境中并带来额外的健康问题。在本研究中，我们首先讨论了一种光动力聚合物，该聚合物由用锌四（4-N-甲基吡啶基）卟啉 (ZnTMPyP4+) 改性的烯烃热塑性弹性体组成，这是一种光活性抗菌剂，并表明这种组合在暴露于非相干光时可有效灭活 5 种细菌菌株，包括 MRSA、3 种不同的病毒和一种真菌。这种方法依赖于单线态氧的形成，可实现至少 99.89% 的抗菌和抗病毒功效，是一种非特异性且非常成功的途径，只需暴露于可见光和氧气即可消除有害病原体。另一种有效策略仅使用水和 pH 值跳跃，即可在短短 5 分钟内杀死 99.9999% 的抗生素敏感/耐药细菌和多种病毒。