交联剂化学对聚两性离子水凝胶长期抵抗Ralstonia pickettii附着能力的影响

《ACS Applied Polymer Materials》：Influence of Cross-Linker Chemistry on Polyampholyte Hydrogel Long Duration Resistance to Ralstonia pickettii Adhesion

工业水循环系统长期抗细菌附着性能研究显示，TMA/CAA水凝胶采用不同交联剂（DEGDMA、CBMAX、Ser-Ser）时，两性离子交联剂（CBMAX、Ser-Ser）在1-28天周期内均表现出优异抗附性，但经四周重复暴露后CBMAX组细菌覆盖率（0.028%±0.005%）显著高于Ser-Ser组（0.021%±0.004%），差异具统计学意义（p<0.05）。

　　

用于输送饮用水和非饮用水的工业系统极易形成生物膜并导致生物污染。生物膜的形成对这些系统产生严重影响，包括机械故障、产品质量下降以及人类健康问题。先前研究表明，由[2-(丙烯酰氧)乙基]三甲基铵氯化物（TMA）和2-羧基乙基丙烯酸酯（CAA）组成的聚两性离子水凝胶在短时间内具有抗细菌能力。本研究探讨了TMA/CAA水凝胶在长达28天的时间内抵抗细菌附着的能力。为了评估交联剂化学性质的影响，使用三种不同的交联剂合成TMA/CAA水凝胶：二乙二醇二甲基丙烯酸酯（DEGDMA）、羧基甜菜碱二甲基丙烯酸酯（CBMAX）或[N-(2-氨基-3-(丙烯酰氧)丙酰基)-O-丙烯酰丝氨酸]（Ser-Ser）。通过测量膨胀率、水合程度、邵氏硬度及降解情况来评估其物理性能。利用共聚焦显微镜观察了Ralstonia pickettii细菌在1天至4周不同时间点的表面附着情况。结果表明，与DEGDMA交联的TMA/CAA水凝胶表现优于其他交联方式的水凝胶，即使在早期阶段也是如此。而Ser-Ser和CBMAX交联的水凝胶在最初表现相似，但在连续暴露于细菌4周后，CBMAX交联水凝胶的细菌附着程度显著高于Ser-Ser交联水凝胶（尽管两者表面的细菌附着率均低于0.03%）。这些结果表明，使用Ser-Ser交联的TMA/CAA水凝胶在长期应用中具有显著降低或消除细菌附着的潜力。