单质硫衍生聚（甘油-硫）：动态响应纳米网络实现自适应抗菌与抗病毒递送

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Valorization of elemental sulfur via catalyst-free polymerization into dynamic poly(glycerol-sulfur) nano-networks for antibacterial and antiviral applications

摘要

抗菌药物耐药性和病毒感染威胁的不断加剧，促使人们对兼具固有生物活性与可控治疗递送能力的适应性生物材料的需求日益增长。与此同时，利用丰富且未被充分利用的原料开发可持续聚合物材料已成为一项日益重要的目标。单质硫作为以百万吨级产量生产的工业副产物，是功能性聚合物合成中极具吸引力却尚未得到充分开发的构建模块。本文报道了环氧丙醇与单质硫的一锅法、无催化剂、无溶剂共聚，生成聚（甘油-硫）（hPG-Sn），该聚合物包含聚甘油链段和多硫化物链段。该方法为含硫聚合物提供了模块化合成途径，同时实现了单质硫作为可持续原料的价值转化。所得聚合物在水相中自发形成纳米级网络（200–500 nm）。重要的是，多硫化物链段中的动态S–S键赋予了该材料刺激响应性结构，使其能够实现网络孔道的可逆开闭，从而促进药物载药及随后的包封与释放。负载四环素的hPG-Sn网络相比游离药物展现出十倍的抗菌效能提升，同时对人细胞保持低细胞毒性。多硫化物结构域的化学模块化特性进一步通过硫醇-二硫键交换反应实现了便捷的后期功能化修饰。通过11-巯基十一烷磺酸盐（MUS）修饰后，生成的带负电纳米粒子（约550 nm，ζ = ?30 mV）对单纯疱疹病毒（HSV）表现出显著的抗病毒活性，包括抑制作用和灭活作用。因此，hPG-Sn在单一聚合物平台上集成了可持续硫利用、动态可逆孔道调控、高效治疗载荷包载及便捷表面功能化等特性。这些特征凸显了其作为适应性纳米材料在可控抗菌和抗病毒递送方面的巨大潜力。