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在過(guò)去的兩年中，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一系列高效低廉的新型催化劑（Polymer, 2022, 256, 125188）用于二氧化碳的高效轉(zhuǎn)化并系統(tǒng)探索了PPC催化反應(yīng)體系的競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)聚合物的高效可控合成。此外，“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”，團(tuán)隊(duì)以精心的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)制備滿足各種需求的聚碳酸酯高分子材料為主旨，通過(guò)在PPC主鏈骨架中設(shè)計(jì)引入第三單體，成功合成了新型具有強(qiáng)阻燃性能的CO?基聚碳酸酯材料（Materials today communications, 2023, 34, 105179）。另一方面，面對(duì)傳染病爆發(fā)的特殊時(shí)期，抗生素藥物的大量使用導(dǎo)致一系列耐抗生素細(xì)菌的出現(xiàn)，這對(duì)公共衛(wèi)生和醫(yī)學(xué)構(gòu)成了巨大威脅。因此，開(kāi)發(fā)高性能抗菌材料是作為預(yù)防感染傳播和減少對(duì)抗生素依賴的緊急措施之一?？紤]到CO?基聚碳酸酯具有良好的生物相容性和生物降解性，以及它們?cè)谏镝t(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，可以作為構(gòu)建更多功能聚合物的綠色平臺(tái)。

圖1.具有高效抗菌性能的CO?基PPC合成路線及抗菌機(jī)理示意圖

為了綜合改善傳統(tǒng)的PPC材料高紫外透過(guò)率和其鏈段中羰基的存在使其在紫外照射下容易快速老化和降解，而導(dǎo)致的材料壽命短等天然缺陷。近期我?；瘜W(xué)化工學(xué)院王文珍教授團(tuán)隊(duì)以三元共聚改性PPC為思路，將具有生物光活性的第三單體引入到CO?與環(huán)氧化物交替共聚反應(yīng)中，對(duì)CO?基聚碳酸酯進(jìn)行化學(xué)改性。改性后的CO?基聚碳酸酯（PPCB）具有很強(qiáng)的抗紫外線老化能力，在紫外線輻照下能通過(guò)電子躍遷產(chǎn)生可作用于病原體的活性氧（圖2），促使病原體產(chǎn)生氧化應(yīng)激，導(dǎo)致其失活或死亡，從而賦予材料抗菌特性（圖3）。該聚合物材料0-50 μM的濃度范圍內(nèi)，對(duì)小鼠成纖維細(xì)胞L929表現(xiàn)出極低的細(xì)胞毒性（圖4），說(shuō)明PPCB具有良好的細(xì)胞相容性和較高濃度的安全閾值。這項(xiàng)研究工作可以有效地防止病原體傳播感染并減少對(duì)抗生素的依賴，顯示出了對(duì)可持續(xù)和循環(huán)碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的希望以及應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的病毒感染威脅并保障公眾健康的巨大應(yīng)用潛力。該工作也是首次將可降解的CO?基PPC材料應(yīng)用于高效抗菌、抗紫外、抗老化研究領(lǐng)域，拓展了CO?基聚碳酸酯高分子材料的應(yīng)用范圍。

圖2.抗菌機(jī)理研究

圖3.抗菌性能測(cè)試

圖4.細(xì)胞毒性測(cè)試

該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于二氧化碳基聚碳酸酯的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與可控合成研究的最新進(jìn)展之一。以“Green fabrication of carbon dioxide-based polycarbonates with durable antimicrobial properties and UV resistance”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上（Chemical Engineering Journal 2023, 477, 147107）。文章第一作者是西安石油大學(xué)碩士研究生黃慶，通訊作者為西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院王文珍教授。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147107

圖5.文章發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上