原创Shen GZ 抗菌科技

第一作者：Abhishek Dhyani, Taylor Repetto

通讯作者：Anish Tuteja

通讯单位：密歇根大学

研究速览：

近期，Abhishek Dhyani和Taylor Repetto在Matter上发表了有关对细菌和SARS-CoV-2具有即时和持久抗菌功效的表面涂料的研究工作。细菌和病毒污染的表面会导致传染病的传播，并对全球公共卫生构成重大威胁。现代杀菌技术依赖于快速作用的非永久性消毒技术，或基于持久但作用较慢的被动抗菌表面涂料的杀菌技术。为了寻找可以对广谱的细菌和病毒提供即时和持久的抗菌功效的一种表面涂料，该工作开发了一类极其耐用的抗菌表面涂料，其中包含不同的植物次生代谢物，能够在几分钟内对当前和新出现的病原体进行快速杀菌，同时在暴露环境下，仍能持续保持几个月的杀菌功效。该工作表明了这些表面涂料可以通过简单的应用技术（例如喷涂、流涂或刷涂）轻松地应用到各种所需的基材或设备上。

要点分析：

要点一：

材料设计：该文通过将一种存在于互叶白千层（茶树油，TTO）精油中的萜类化合物α-萜品醇作为首选抗菌剂，然后结合使用食物添加剂 p-Menth-1-en-8-ol（AT）作为广谱病原体的活性抗菌剂，制备了聚氨酯（PU）具有即时抗菌功效的固体表面涂料。

要点二：

抗菌性能：得益于AT和α-萜品醇的抗菌特性，制备的聚氨酯（PU）固体表面涂料随着AT和α-萜品醇含量的增加表现出优异的杀菌性能。实验表明，用聚氨酯（PU）固体表面涂料处理2分钟后大肠杆菌杀菌率达到99.9%以上，并且对各种革兰氏阴性、革兰氏阳性细菌和SARS-CoV-2也表现出了优异的灭活性能，具有广谱杀菌性能。

要点三：

抗菌的持久性能：聚氨酯（PU）固体表面涂料是一种具有长效抗菌效果的材料。实验表明，每30分钟接触约106个大肠杆菌的表面来测试PU+35%AT抗菌活性，在多个循环后，材料的杀菌率仍能达到99.9995%。说明聚氨酯（PU）固体表面材料具有突出的长效抗菌功效，可作为一种应用抗菌功效涂料。

图文导读

图1：即时和持久抗菌技术的二分法。 使用即时和非持久性消毒方法的大肠杆菌杀灭率。

图2: 控制革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的消毒速度。（A）在室温下，初始接种量为~ 3×106 CFUs /cm2的大肠杆菌在不同AT分数的表面上随时间变化的存活率。（B）大肠杆菌，（C） P. aeruginosa和（D） MRSA在AT, CMA和Journal Pre-proof表面上的存活率。

图3:持久的抗菌功效。（A）连续8次大肠杆菌污染循环，突出PU+35 %AT连续、快速的杀菌特性。（B）37 ℃下24小时后，从接种约106 Cells /ml的初始肉汤中，大肠杆菌和MRSA从对照和测试表面恢复的总CFUs /cm2。

图4: SARS-CoV-2在不同表面的存活和失活（A）本工作中SARS-CoV-2在不同表面失活的比较。（B）SARS-CoV-2在PU+35 %AT和PU+70 %AT表面的传染性与病毒与表面接触时间的关系。

图5: 加工表面的应用。（A）PU+35 %AT的无涂层和喷雾涂层键盘与被MRSA污染的手套手指接触。（B）将半刷涂BM+35 % AT的砧板与解冻的鸡肉接触。（C）无涂层和PU+35%AT涂层屏幕保护膜的手机。（D）BM+60%AT-CMA无涂层和涂层医用纱布。

结论

该工作利用天然、低毒、抗菌分子和混合物来制造广谱抗菌表面涂料。这些表面涂料的功效可以通过抗菌剂浓度和协同组合来定制，对各种革兰氏阴性、革兰氏阳性细菌以及SARS-CoV-2的灭活时间为几分钟。这些杀菌时限目前仅由主动杀菌方法提供，而主动杀菌方法是非永久性的。该文研究表明，这些表面涂料在暴露在空气中几个月，以及在经历了显著的机械、化学和热胁迫后，仍能保持其抗菌功效。这种方法还使设计抗菌表面涂料的制造成为可能，可以促进对特定微生物的保护，并限制开发耐抗菌病原体以应对当前和未来对社会的病原威胁的可能性。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.08.018

参考文献：Abhishek Dhyani，Taylor Repetto，Dylan Bartikofsky，Carmen Mirabelli，ZhiheGao，Sarah A. Snyder，Catherine Snyder，Geeta Mehta，Christiane E. Wobus，J. Scott VanEpps and Anish Tuteja*. Surfaces with instant and persistent antimicrobial efficacy against bacteria and SARS-CoV-2. Matter (2022)，DOI:10.1016/j.matt.2022.08.018.