细菌感染对伤口愈合造成极大障碍，会导致患者产生后遗症、甚至死亡，严重威胁人类健康。伤口敷料是用于伤口愈合的最常用医疗材料，但传统敷料对伤口只是被动保护，理想的伤口敷料应是伤口愈合过程中的活性成分，并具有湿润环境、机械稳定性、良好的生物相容性和抗菌活性等特性，但开发多功能协同作用的伤口敷料仍然面临挑战。

聚离子液体由于其广泛的抗菌性且能克服细菌耐药性而备受关注，但大部分工作主要集中于咪唑类、吡啶类传统聚离子液体，并主要阐述阳离子对抗菌活性的影响。胆碱-氨基酸离子液体是一类生物型离子液体，生产原料来源于天然化合物胆碱和氨基酸，制备过程绿色简单，只以水为溶剂，避免了传统聚离子液体制备步骤的繁琐冗长和大量有机溶剂的使用，并且具有高效抗菌活性和优异的生物相容性。目前对胆碱-氨基酸离子液体的研究仅局限于对其理化特性、细胞毒性或生物降解性的探讨，将其作为抗菌材料进行伤口敷料的开发鲜有报道。

图1.D/L-PCAA凝胶的合成机理图

天津工业大学贺晓凌课题组通过分子设计，以丙烯酸(AAc)对胆碱氨基酸离子液体进行改性，通过自由基共聚，以AlCl3·6H2O为交联剂、细菌纤维素(BC)为增强剂，制备了一系列具有不同氨基酸阴离子的胆碱氨基酸基聚离子液体凝胶(D/L-PCAA凝胶)(图1)，研究了氨基酸阴离子对凝胶的抗菌性能和力学性能的影响。研究结果表明，D/L-PCAA凝胶表现出优异的延展性和韧性，拉伸强度可达到220.7 KPa，断裂伸长率高达1346%，并且具有优良的自愈合能力，自愈合率可达到86%，这极大地增强了凝胶的耐受能力。更为重要的是，D/L-PCAA凝胶对E. coli、 S. aureus 和C. neoformans表现出优异的抗菌性能。基于天冬氨酸阴离子的凝胶(D/L-PCAsp)对E. coli、 S. aureus的抗菌效果最强，而基于苯丙氨酸阴离子的凝胶(D/L-PCPhe)对真菌C. neoformans的抗菌活性高于其他凝胶，这取决于氨基酸阴离子亲疏水性和分子内电荷分布；氨基酸阴离子的手性对凝胶抗菌性能也有影响，与相应的L型凝胶相比，D型凝胶表现出更强的抗菌性能。此外，D/L-PCAA凝胶还具有良好的血液相容性和细胞相容性。D/L-PCAA凝胶作为理想的伤口敷料，展示出广阔的应用前景。

图1.基于三维仿生木棉结构(3DBIKS)的柔性压力传感器。(a)木棉及其开合仿生模型。(b) 3DBIKS的设计理念。(c)基于3DBIKS的介质层3D打印。(d)基于3DBIKS的柔性压力传感器组装。e)数字光处理3D打印原理。

本工作选择天然化合物氨基酸(AA)、胆碱(Cho)和细菌纤维素(BC)等可再生资源为原料，构建阴离子型聚离子液体自修复伤口敷料，研究了一度被忽视的阴离子对材料抗菌性能的影响，有助于开发自然界中多种阴离子的抗菌功能，从而极大扩充抗菌材料来源，为理性开发新型抗菌材料提供实践依据和理论参考，为挖掘第三代离子液体-生物型离子液体的应用潜能，进一步拓宽其在生物医学领域的应用奠定基础。

该工作得到国家自然科学基金的资助，第一作者为天津工业大学硕士研究生范晶莹，通讯作者为天津工业大学贺晓凌教授，文章发表在Macromolecular Rapid Communications。

WILEY

论文信息：

Effect of amino acid types on the mechanical and antimicrobial properties of amino acid-based polyionic liquid hydrogels

Jingying Fan, Xiaoling He,*, Xuanping Zhou, Saisai Li,Yuqing Yang

Macromolecular Rapid Communications

DOI: 10.1002/marc.202300689

Macromolecular

Rapid

Communications

期刊简介

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