新型抗菌聚合物，打破传统设计理念，登上Angew!

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2025-06-09 07:50

主要观点总结

德国波茨坦大学Matthias Hartlieb团队在《德国应用化学》杂志发表题为《非两亲性抗菌聚合物》的研究论文，挑战了传统抗菌聚合物必须兼具阳离子与疏水性的设计范式。该研究通过系统实验证明，仅依赖阳离子单体与氢键供体的亲水性聚合物即可高效杀灭细菌，同时显著降低对哺乳动物细胞的毒性，为应对全球抗菌素耐药性危机提供了新思路。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景与挑战

抗菌素耐药性已成为全球公共卫生的重大威胁，传统抗生素易引发耐药性，而抗菌聚合物通过物理破坏细菌膜发挥作用，但现有APs的两亲性结构易导致宿主毒性。该研究旨在解决这一问题。

关键观点2: 创新设计

研究团队通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合技术，构建了由阳离子单体与不同亲水性共聚单体组成的聚合物库，从强两亲性到完全非两亲性的连续梯度。

关键观点3: 关键发现

非两亲性聚合物具有高效抗菌性，对大肠杆菌和铜绿假单胞菌的最小抑菌浓度低至16 µg/mL。与两亲性聚合物相比，其溶血浓度超过2000 µg/mL，细胞毒性低。含氢键供体的聚合物抗菌活性更优，证实氢键是活性核心。

关键观点4: 作用机制

非两亲性APs在细菌膜上形成局部簇集，通过超分子多价效应导致膜结构紊乱和细菌聚集，最终引发膜渗透和细胞死亡。

关键观点5: 技术优势与应用前景

该研究避免了传统APs因疏水组分导致的毒性问题，RAFT聚合技术可在短时间内完成，适合规模化生产。该研究为设计低毒性、高选择性抗菌材料开辟了新路径，可应用于医疗器械涂层、伤口敷料等领域。

正文

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研究背景与挑战

抗菌素耐药性已成为全球公共卫生的重大威胁，2019年直接导致超100万人死亡。传统抗生素因特异性靶向机制易引发耐药性，而模拟宿主防御肽（HDPs）的抗菌聚合物（APs）通过物理破坏细菌膜发挥作用，不易诱发耐药性。然而，现有APs通常依赖两亲性结构（阳离子+疏水基团），疏水组分易导致溶血等宿主毒性，限制其临床应用。

创新设计：非两亲性聚合物的突破

研究团队通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合技术，构建了由阳离子单体（氨基乙基丙烯酰胺，AEAM）与不同亲水性共聚单体（如丙烯酰胺AM、甲基丙烯酰胺MAM等）组成的聚合物库（图1a）。通过高效液相色谱（HPLC）和表面张力测试，团队确认这些聚合物从强两亲性（如含疏水单体TBAM）到完全非两亲性（如MAM、AM基）的连续梯度（图1b）。