甲殼素是儲(chǔ)量最豐富的天然氨基多糖,廣泛存在于蝦殼、蟹殼以及魷魚(yú)軟骨等海洋生物質(zhì)廢棄物中。為了改善和賦予甲殼素更多的功能和性質(zhì),需要對(duì)甲殼素進(jìn)行分子設(shè)計(jì)和定向衍生化,得到功能性甲殼素衍生物,從而擴(kuò)大甲殼素的應(yīng)用范圍。甲殼素衍生物通常在非均相條件或在均相有機(jī)溶劑體系中制備,迫切需要尋找一種高效、“綠色”且價(jià)格低廉的甲殼素均相衍生化水溶劑,以推動(dòng)甲殼素的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究發(fā)展。
武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院張俐娜院士團(tuán)隊(duì)蔡杰教授課題組,聯(lián)合中南醫(yī)院肝膽疾病研究院葉啟發(fā)教授團(tuán)隊(duì)王彥峰教授課題組,發(fā)現(xiàn)基于氫氧化鉀(KOH)/尿素水溶液的“綠色”途徑均相合成兩親性季銨化甲殼素衍生物,可用于治愈細(xì)菌感染的傷口。相關(guān)成果發(fā)表于材料領(lǐng)域頂尖期刊Advanced Materials(《先進(jìn)材料》,影響因子19.791)。
蔡杰教授課題組先后提出了基于KOH/尿素水溶液制備高強(qiáng)韌雙交聯(lián)甲殼素水凝膠(《先進(jìn)材料》,Adv. Mater. 2016, 28, 5844)和高強(qiáng)度透明甲殼素膜(《先進(jìn)功能材料》,Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1701100)的方法。在此基礎(chǔ)上,課題組繼續(xù)利用KOH/尿素水溶液在溫和條件下直接構(gòu)建出兩親性季銨化β-甲殼素衍生物。兩親性季銨化β-甲殼素衍生物在水中自組裝形成膠束,在保持優(yōu)良生物相容性的同時(shí),局部正電荷的提高增加其抗菌活性。
與文獻(xiàn)中已報(bào)道的其它抗菌材料相比,季銨化β-甲殼素有著優(yōu)異的廣譜抗菌性,其抗菌活性與肽多糖相當(dāng),并且具有良好的細(xì)胞相容性和血液相容性。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,季銨化β-甲殼素衍生物在非感染傷口及細(xì)菌感染傷口治愈過(guò)程中有明顯促愈合作用,有望用作傷口感染治療的抗菌材料。
該論文題為Green Fabrication of Amphiphilic Quaternized β-Chitin Derivatives with Excellent Biocompatibility and Antibacterial Activities for Wound Healing(《具生物相容性、抗菌活性的兩親性季銨化β-甲殼素的“綠色”制備及其促傷口愈合研究》,DOI: 10.1002/adma.201801100)。武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院博士生許喚和中南醫(yī)院肝膽疾病研究院碩士生方澤鴻為共同第一作者。通訊作者是蔡杰教授,共同通訊作者是王彥峰教授。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、武漢市晨光計(jì)劃等相關(guān)科研經(jīng)費(fèi)支持。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201801100
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