双羧酸修饰聚噻吩光催化剂：太阳光驱动高效杀灭多重耐药菌的创新策略

本研究开发了一种双羧酸修饰的聚噻吩类光催化剂（PThDC），在可见光激发下通过增强分子内电荷转移（ICT）和自由基活性氧（ROS）生成能力，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和大肠杆菌（E. coli）的杀菌效率高达99%。该工作为设计高效聚合物抗菌材料提供了新思路，对克服抗生素耐药性具有重要意义。

　　

亮点

双羧酸功能化修饰的聚噻吩光催化剂在太阳光激活下，通过强偶极矩和分子内电荷转移（ICT）效应显著提升活性氧（ROS）生成能力，实现对多重耐药菌的高效杀灭。

引言

病原菌感染仍是全球公共卫生安全的重大挑战。光动力治疗（PDT）作为一种新型抗菌策略，通过光催化材料在光照下产生活性氧（ROS）杀灭微生物。与传统抗生素相比，PDT具有广谱抗菌、低成本、不易诱发耐药性等优势。其核心机制是光催化剂受光激发产生电子-空穴对，进而生成羟基自由基（•OH）、超氧阴离子自由基（•O₂^?）和单线态氧（¹O₂）等ROS，破坏细菌细胞结构与生物大分子。

有机光催化剂因其结构可调性成为研究热点。共轭聚合物（CPs）由共轭骨架和功能化侧链组成，可通过分子设计优化光捕获与ROS生成性能。例如，具有给体-受体结构的共价有机框架（COFs）和引入D-π-A结构的聚合物均展现出显著抗菌活性。

本研究通过在多噻吩主链中引入羧基调控电子结构，合成了三种聚合物：PTCD（1）、PTET-T-COOH（2）和PThDC（3）。其中双羧基修饰的PThDC（3）因强ICT效应和富电子特性，表现出超高效的光催化抗菌性能。

PThDC（3）的合成

将噻吩-3,4-二羧酸（0.5 g）与冰醋酸（5.0 mL）混合，缓慢加入溴素（0.9 mL），搅拌反应24小时后用亚硫酸氢钠溶液淬灭，过滤水洗得到灰色固体2,5-二溴噻吩-3,4-二羧酸（产率73%）。

结构、光催化抗菌活性与机制

通过核磁共振（NMR）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）验证了PThDC的化学结构。¹³C NMR谱显示噻吩环碳原子信号出现在111.00–148.37 ppm区间。PThDC具有最低的HOMO能级、最高偶极矩和增强的分子内电荷离域特性，表明其氧化能力更强且更利于电子-空穴分离。

结论

PThDC分子凭借其电子结构优势显著提升ROS生成效率，在低浓度（50 μg/mL）下对MRSA和大肠杆菌的杀菌率达99%，为设计可见光驱动的高效聚合物抗菌剂提供了重要参考。