【高分子】施伟东/朱永法/陈明Angew：构筑分离π-共轭单元的苝酰亚胺聚合物实现自然光驱动灭菌- 大数跨境

【高分子】施伟东/朱永法/陈明Angew：构筑分离π-共轭单元的苝酰亚胺聚合物实现自然光驱动灭菌

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2023-11-05

导读：近日，江苏大学化学化工学院施伟东教授课题组、清华大学朱永法教授课题组以及长征医院陈明副主任医师联合通过酸化溶剂-热法合成了一种含有具有电子陷阱活性的分离π-共轭单元的苝酰亚胺聚合物光催化剂（EDA-P

细菌感染对人类健康存在巨大的威胁隐患。光催化抗菌治疗通过光激发催化剂产生自由基用于杀伤细胞膜和细胞壁使得细菌失活，实现比传统治疗方案更持久、安全、不产生耐药性的彻底灭菌。然而，对高瓦数人工光源（>100 W）和金属基光催化剂的严重依赖导致了过度的能量损失和对周围组织的严重毒性损伤，限制了该技术的广泛应用。因此，探索开发一种自然光光动力吸收能力的稳定且无金属的光催化剂具有重要意义。

图1.（a）EDA-PTDA的合成路线示意图和固体¹³C NMR谱；（b）EDA-PTDA的AFM图像；（c）相应的高度沿着EDA-PTDA白线的剖面图；（d）EDA-PTDA的凝胶渗透色谱光谱。

近日，江苏大学化学化工学院施伟东教授课题组、清华大学朱永法教授课题组以及长征医院陈明副主任医师联合通过酸化溶剂-热法合成了一种含有具有电子陷阱活性的分离π-共轭单元的苝酰亚胺聚合物光催化剂（EDA-PTDA）。

图2. 自然光下消毒性能体外抗菌活性的比较：（a）大肠杆菌和（b）金黄色葡萄球菌;（c）自然光照射前后细胞内ROS的定量分析。（d-e）EDA-PTDA在NIH-3T3细胞中的细胞毒性，比例尺为100µm;（h）Zeta电位

该催化剂具有突破性的光催化灭菌效率，在自然光下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌60和45分钟实现灭活率为99.9%。理论计算证实优异的性能归因于离 π-共轭单元导致的高度不对称的偶极构筑了内置电子陷阱，形成了高度活性的EDA-PTDA/细菌界面。此外，细胞毒性表征表明EDA-PTDA对正常组织细胞具有较好的生物安全性。这种分离π-共轭单元的苝酰亚胺聚合物光催化剂在环境、食品和涂料领域的具有潜在的应用价值。

图3.（a）PTCDA和EDA-PTDA单位之间激发电荷密度的差异;（b）PTCDA和EDA-PTDA的边界轨道和能级;（c）EDA-PTDA光催化灭菌机理。

这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，文章的第一作者是江苏大学博士研究生吴笑婕，通讯作者为施伟东教授、朱永法教授和陈明副主任医师。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Polymer Photocatalysts Containing Segregated π-Conjugation Units with Electron-Trap Activity for Efficient Natural-light-driven Bacterial Inactivation

Xiaojie Wu, Bochen Hu, Di Li, Biyi Chen, Yuanyong Huang, Zhongkai Xie, Longhua Li, Nanjun Shen, Fuchen Yang, Weidong Shi, Ming Chen, Yongfa Zhu

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202313787. DOI: 10.1002/anie.202313787

导师介绍

施伟东

https://www.x-mol.com/university/faculty/20398

朱永法

https://www.x-mol.com/university/faculty/341921