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  “不良”細(xì)菌微生物的黏附危害是化學(xué)化工工業(yè)、食品工業(yè)、臨床醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)用材料、生化工程、海洋船舶防腐防污、工業(yè)和飲用水安全等研究和應(yīng)用領(lǐng)域中涉及的一個(gè)具有共性的、基礎(chǔ)性和普遍性的重大問題，科學(xué)家們通過構(gòu)筑調(diào)控接觸或釋放型抗菌、超疏水和超親水物質(zhì)表面等防細(xì)菌黏附科學(xué)方法實(shí)現(xiàn)在基底的防微生物黏附，各自都存在著部分的局限性難題：單一抗菌存在死菌黏附，單一超疏水表面可能會(huì)黏附部分親油性細(xì)菌，單一超親水對粗糙和多微孔結(jié)構(gòu)表面抗黏附欠缺，且其抗黏附機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

  廣州大學(xué)林璟副教授、美國田納西大學(xué)郭占虎副教授、美國馬里蘭大學(xué)張佩佩博士和華南理工大學(xué)周才龍博士共同研究提出由于細(xì)菌表面具有一定的親水和親油性，可構(gòu)筑含氟疏水疏油聚合物層實(shí)現(xiàn)細(xì)菌黏附，且通過設(shè)計(jì)合成不同結(jié)構(gòu)的反應(yīng)型抗菌季氨鹽單體接枝至高分子聚合物中實(shí)現(xiàn)其抗菌性并減少細(xì)菌黏附，其抗菌協(xié)同防黏附性能夠很好地實(shí)現(xiàn)織物表面的防細(xì)菌黏附，突破了粗糙和多微孔結(jié)構(gòu)表面抗黏附欠缺難題，并提出了織物表面的抗菌和防黏附模型，其構(gòu)筑和研究過程示意圖如圖1所示。

圖1 抗菌防黏附織物構(gòu)筑示意圖

  研究結(jié)果表明：自行分子設(shè)計(jì)合成的反應(yīng)型抗菌季氨鹽單體引入織物整理聚合物中，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌最優(yōu)抗菌率分別達(dá)到99.98%和98.36%（見圖2和圖3），且抗菌率與分子結(jié)構(gòu)、含量、抗菌聚合物在織物的上漿率具有關(guān)聯(lián)性規(guī)律（見圖3）。此外，發(fā)現(xiàn)隨著含氟量的增加，也可顯著提高抗菌織物的抗菌活性（見圖4）。

圖2不同結(jié)構(gòu)和含量抗菌單體聚合物膜的抗菌熒光顯微鏡

圖3不同烷基鏈抗菌織物的抗菌率 (a), 不同抗菌單體含量抗菌織物的抗菌率(b), 不同上漿率抗菌織物的抗菌率(c).

圖4 不同含氟量對織物抗菌率影響圖(a)和抗菌織物F3(b)及F9(c)SEM-EDX

  關(guān)于防細(xì)菌黏附性：有趣的發(fā)現(xiàn)更加疏水的織物表面(具有更大的水接觸角)具有更高的抗菌黏附率，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的最大防黏附率達(dá)到99.63%和99.14%(見圖5），其原因在于氟元素能夠牽移至織物涂層的表面(見圖4)，從而導(dǎo)致獲得更低的表面張力(圖5)和使得粗糙的織物表面變動(dòng)更光滑(見圖6)，疏水疏油特性使得具有更高的防細(xì)菌黏附性(圖7)。

圖5不同含氟量的抗菌織物的抗菌黏附率,水接觸角,表面能

圖6未整理和整理織物的3D形貌對比圖

圖7細(xì)菌黏附在空白織物和不同含氟織物表面SEM

  此外，抗菌織物的抗菌耐久性和抗黏附耐久性通過加速洗滌測試結(jié)果顯示，20次加速洗滌后的抗菌織物抗菌率對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌分別為98.83%和97.23%，保持了一個(gè)較低的下降率1.15%，細(xì)菌抗黏附率只下降了1.5%(圖8)進(jìn)一步證實(shí)了抗菌織物具有較好的抗菌耐久性和防細(xì)菌黏附耐久性。其原因是由于設(shè)計(jì)的抗菌單體能夠接枝共聚與樹脂體系使得抗菌活性物不溶出，不會(huì)隨時(shí)間變化而散失，且洗滌后織物表面的水接觸角改變小于10度，耐洗性較好。

圖8 F3的抗菌率和抗黏附率和F3表面的水接觸角(a), 20次加速洗滌后細(xì)菌在F3織物表面的SEM圖(b和c分別為金黃色葡萄球菌和大腸桿菌), F3織物的抑菌圈 (d和e分別為金黃色葡萄球菌和大腸桿菌), 抗菌織物的表面形態(tài)(f和g分別為洗滌前和洗滌后)和未改性的織物(h)

  最后，本研究提出抗菌和防細(xì)菌黏附性作用模型如圖9所示。結(jié)合透射電鏡織物抗菌作用模型被提出涉及三個(gè)連續(xù)過程：(I)細(xì)菌存活階段，(II)細(xì)菌破壞階段，(III)細(xì)菌死亡階段。

圖9(a)抗菌織物的抗菌模型，TEM圖((b)和(c)分別為原始的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌; (d)和(e)分別為處理12小時(shí)后金黃色葡萄球菌和大腸桿菌; (f)和(g)分別為處理24小時(shí)后金黃色葡萄球菌和大腸桿菌

具體研究詳見：

  Jing Lin,* XiaoYu Chen,ChunYan Chen, JieTao Hu, CaiLong Zhou,* XianFang Cai, Wei Wang, Cheng Zheng, PeiPei Zhang,* Jiang Cheng, ZhanHu Guo,* Hu Liu. Durably Antibacterial and Bacterially Antiadhesive Cotton Fabrics Coated by Cationic Fluorinated Polymers, ACS Applied Materials & Interfaces, 2018,10(7):6124–6136.

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b16235