聚(离子液体)(PILs)是指重复单元由阴阳离子基团组成的聚合物,其结合了离子液体单体(ILs)的抗菌性和聚合物的可加工性,在抗菌领域受到了广泛的关注。PILs是一种阳离子型抗菌材料,主要通过物理破坏细胞膜结构而使细菌死亡,由于细胞膜很难自我修复,因此PILs表现出优异的耐药性。影响PILs抗菌性能的因素很多且相互影响,具体抗菌过程并不清晰。自组装阳离子聚合物因其接触面积和表面电荷数大大增加,在抗菌方面具有优异的应用前景。我们前期的研究发现,烷基取代咪唑类PILs具有非常优异的自组装性能,能够在水溶液或有机溶剂中自组装形成有序结构,但对于自组装PIL纳米粒子抗菌性能的研究目前很少有文献报道。此外,PILs因其优异的抗菌性能可用于构建膜,涂层等多种抗菌材料,在食品、医疗等领域有着广泛的应用。这些PIL抗菌材料可有效杀死表面粘附的活细菌,但是死细菌的碎屑难以处理,久之会屏蔽功能基团,降低抗菌效率,同时还会导致免疫反应或炎症,危害人们的身体健康。因此,急需开发一种既能杀灭活细菌,又能抵抗死细菌粘附的多功能抗菌材料。本文先通过自由基聚合制备了 Poly[CnVIm+][Br](n=8,10,12,16),通过透析制备成PIL纳米粒子,研究了 PIL纳米粒子烷基链长度及阴离子种类对抗菌性能的影响。并采用扫描电子显微镜和荧光显微镜观察细菌的形貌变化,揭示了 PIL纳米粒子的抗菌机理。另外,构建了具有抗菌抗粘附双重功能的P(CnVIm+BF4_-MMA-PEGMA)/PES膜材料,系统研究了共混膜的抗菌及抗粘附效果。论文主要结论如下:(1)通过自由基聚合制备了一系列离子液体均聚物Poly[CnVIm+][Br](n=8,10,12,16)。系统研究PIL纳米粒子对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性。发现Poly[CnVIm+][Br-]纳米粒子的抗菌活性和咪唑环上烷基侧链的长度密切相关,抗菌效率遵循 Poly[C12VIm+][Br-]>Poly[C16VIm+][Br]>Poly[C10VIm+][Br]>Poly[C8VIm+][Br]的顺序。当烷基侧链长度为12时,PIL纳米粒子的抗菌性能最优异。(2)引入具有抗菌活性的色氨酸(Trp)阴离子,通过阴离子交换制备了Poly[CnVIm+][Trp-](n=8,12,16)。抑菌实验结果表明:Poly[C8VIm+][Trp-]和Poly[C12VIm+][Trp-]与它们相应的PIL-Br相比,具有更高的抗菌活性,而Poly[C16VIm+][Trp_]纳米粒子的抗菌活性下降。说明阴离子的协同抗菌作用和烷基链长度密切相关。进一步引入具有发光特性的荧光素(Flu-)阴离子,制备了Poly[C12VIm+][Flu-]。当其与细菌接触培养后,观察到非常清晰的绿色荧光成像。表明PIL纳米粒子具有抑菌和生物成像的双重功能,可通过荧光标记监测抑菌过程。(3)通过自由基聚合制备了含离子液体的三组分无规共聚物P(CnVIm+BF4--MMA-PEGMA)(n=4,8,12),并与聚醚砜(PES)共混成膜。研究了咪唑环上的烷基侧链的长度对共混膜抗菌性能的影响。发现随着咪唑环上碳链长度的增加,P(CnVIm+BF4_-MMA-PEGMA)/PES膜的抗菌性能逐渐下降,当碳链长度为4时,抗菌性能最好。这与PIL纳米粒子不同。(4)P(CnVIm+BF4_-MMA-PEGMA)/PES膜均表现出良好的抗细菌粘附性能,且离子液体共聚物的添加量越多,膜表面越亲水,抗粘附性能越好。此外,共混膜杀菌完成后只需用PBS简单清洗就能恢复其抗菌活性,不需要特殊处理。循环使用5次后共混膜依旧保持优异的抗菌性能。(5)所制备的PIL纳米粒子和P(;CnVIm+BF4_-MMA-PEGMA)/PES膜均具有优异的选择性,对小鼠成纤维细胞L929和3T3基本无细胞毒性。本文揭示了聚离子液体结构对抗菌性能的影响规律,为新型PIL抗菌材料的结构设计及性能优化提供了理论依据,同时也为其它新型生物抗菌材料的开发提供了借鉴。