基于抗菌离子液体使材料具有抗菌作用

2022-03-18 11:42:58
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摘要:离子液体可以穿过细菌细胞膜,进入细胞质并改变细胞壁的膜特性(包括膜电位、流动性、粘性以及磷脂的排列)。特别是在改变细胞膜流动性方面,离子液体可以改变膜上蛋白质的扩散速率和稳定性,从而严重影响正常的膜功能如分子传输、辨识、迁移、黏附或者力学转导。离子液体也能通过创造孔结构改变膜的渗透性。造成不可逆的毁坏。

一、抗菌机制

离子液体可以穿过细菌细胞膜,进入细胞质并改变细胞壁的膜特性(包括膜电位、流动性、粘性以及磷脂的排列)。特别是在改变细胞膜流动性方面,离子液体可以改变膜上蛋白质的扩散速率和稳定性,从而严重影响正常的膜功能如分子传输、辨识、迁移、黏附或者力学转导。离子液体也能通过创造孔结构改变膜的渗透性。造成不可逆的毁坏。

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图 离子液体破坏细菌细胞壁

二、控制抗菌活性的参数

取代烷基链长度是影响离子液体抗菌性能的重要因素。例如离子特体的抗菌效果会随着烷基链长度的增加而增加,直至达到特定的阈值。烷基链疏水性的增加或者缺乏极性功能基团均会提高抗菌效果。碳链更长(超过十个碳原子)的离子液体具有更强效的抗菌性能。

·离子液体中的阳离子和阴离子组分也会影响其抗菌性能。活性药物成分和阳离子表面活性剂能够与细菌细胞膜上的负电荷相互作用,从而造成细胞膜的破裂。此外,通过增加阳离子数密度(每一离子液体中的阳离子数目)也能够加强外部膜与阳离子之间的静电相互作用,从而提高离子液体分子在细胞膜上的吸附并导致快速有效的细菌清除。

离子液体单体可集成形成聚合的离子液体,而聚合形式的离子液体在聚合物链上拥有许多阳离子位点。因此,当聚合离子液体与细菌细胞膜发生静电作用时,能够在膜上重整扩散,从而更加有效的破坏细菌结构。

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图 烷基链长度对离子液体抗菌性能的影响

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离子液体是一类结构可设计,性能多样化的一类新型物质统称,应用领域广泛,用作:催化剂、吸收剂、萃取剂、阻燃剂、抗静电剂、导电助剂、润滑剂、杀菌剂,涉及领域:化工、医药、材料、半导体、生物、芯片、航天、显示、环保、通讯、润滑等...目前已见报道的离子液体根据分子结构和物化性质可分化四代。第一代离子液体主要的组分是作为阳离子的二烷基咪唑六氟磷酸盐/烷基吡啶六氟磷酸盐和作为阴离子的金属卤化物,他们是理想的电化学溶剂,然而对空气和水非常敏感。第二代离子液体由铵盐等作为常用的阳离子,而六氟磷酸盐等作为阴离子,从而可在空气和水中稳定。第三代离子液体则包括了氨基酸和胆碱等天然离子或者是具有生物活性的离子。而第四代则最早出现在2018年,他们与其他分子液体混合后或者溶解后可展现出独特的性能。图1离子液体中典型的阳离子和阴离子
何请 2022-03-18
Room-temperature ionic liquids are, as the name suggests, salts that exist in liquid states at room temperature. RTILs are of great interest to a variety of fields because they exhibit unique physical and thermodynamic properties, such as negligble vapor pressure, high thermal stability, high electrochemical stability, and low flammability. Moreover, ionic liquids exhibit high conductivity and a wide electrochemical window, which means that they are neither easily oxidized nor reduced, hence they are excellent candidates for efficient and green electrolytes in batteries. Due to the various potential applications RTILs promise, computer simulations of RTILs have widely propagated, and various combinations of different cations and anions have been designed and tested to further increase our knowledge in this field.Please note: this tutorial uses the general Amber force field (GAFF) force field to create an initial (not a “refined”) force field. Some aspects of the simulation results are not in as good agreement with experiment as the results presented in the papers listed above. This is a good object lesson: GAFF can get you started, and can provide results of reasonable accuracy. Depending on your needs, this may be enough. But it is often desirable to treat the GAFF results as a starting point for further refinement; the latter is usually system-specific, and is not covered in this tutorial.
2022-03-16
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