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隨著HTP的發展，近年來這一方法在高分子材料合成領域中開始應用，特別是通過HTP進行可控聚合過程，可以快速優化反應條件，建立材料結構與性能的關係。儘管HTP方法可以快速篩選聚合物性能並進行初步評估，但仍需要合成足夠數量的材料才能進行全面的性能表徵。在這種情況下，流動化學（flow chemistry）就顯示出它的優勢，它可以連續或半連續的方式進行製備，在計算機輔助下實現高度自動化也“毫無壓力”。
基於以上分析，新南威爾士大學的Cyrille Boyer課題組結合HTP方法和流動聚合技術，大量製備具有優異抗菌效果的聚合物。他們首先採用基於孔板的HTP方法合成出多種多樣的聚合物進行篩選
基於HTP方法進行抗菌聚合物篩選
圖2. 採用孔板HTP方法篩選隨機三元共聚物結構與性能的關係。其中MIC為最低抑制濃度，針對綠膿桿菌進行測試。
眾所周知，長期使用抗生素會導致細菌耐藥性增加，最新的報告顯示，到2050年，細菌耐藥性的提高可能導致每年1000萬人死亡，抗菌聚合物在替代抗生素方面具有巨大潛力。研究者選擇了具有陽離子、親水和疏水基團的單體，在96孔HTP裝置中進行光誘導電子/能量可逆加成斷裂鏈轉移聚合（PET-RAFT），其中陽離子單體為受保護的氨基甲酸叔丁基（2-丙烯酰胺基乙基）氨基甲酸酯（BOC-AEAm），聚合後可使用三氟乙酸輕鬆將其脫保護，得到陽離子伯胺基團，選擇的親水性單體為N-羥乙基丙烯酰胺（HEAm），聚（乙二醇）甲基醚丙烯酸酯（Mn=480）和二（乙二醇）乙基醚丙烯酸酯（DEGA），疏水性單體為2苯基乙基丙烯酰胺（PEAm），丙烯酸2-乙基己酯（EHA）和丙烯酸2-（二甲基氨基）乙酯（DMAEA），其中陽離子/親水/疏水單體的摩爾比為50:20:30，光源為波長λmax= 525 nm的綠光，採用ZnTPP為光催化劑，聚合12小時後製備出了不同結構的三元共聚物，單體轉化率均大於97.5%。MIC測試表明，聚合物3和5對綠膿桿菌抑制效果最好，MIC值為32 μg/mL。
抗菌聚合物組分漂移研究
圖3. 基於96孔HTP方法和流動聚合技術製備的抗菌聚合物組分漂移。（A）Poly(BOC-AEAm-stat-PEAm-stat-DEGA)無規共聚物；（B）Poly(BOC-AEAm-stat-EHA-stat-PEGA) 無規共聚物，從上到下分別為聚合單體，HTP方法制備的共聚物累積組成，以及在柱塞流反應器中製備的聚合物平均拓撲結構。
對於poly(BOC-AEAm-stat-PEAm-stat-DEGA)三元共聚物（聚合物3），在聚合初期，親水性DEGA單體的共聚程度要大於BOC-AEAm和PEAm單體，30分鐘後，DEGA的轉化率為77％，而BOC-AEAm和PEAm的轉化率分別為47％和51％。隨著聚合反應的進行，BOC-AEAm和PEAm的共聚程度逐漸提高。
對於poly(BOC-AEAm-stat-EHA-stat-PEGA)三元共聚物（聚合物5），EHA和PEGA單體在聚合早期共聚程度高，30分鐘後，EHA和PEGA的轉化率分別為59％和54％，而BOC-AEAm的轉化率僅為30％。有趣的是，在早期階段，聚合物3和5中都有較大比例的丙烯酸酯單體被引入到聚合物中，這種共聚行為最終會影響整個聚合物鏈的拓撲結構，進而影響這些聚合物的抗菌活性。研究者合成的聚合物抗菌活性在很大程度上取決於疏水和親水功能之間的平衡，它們在聚合物主鏈上的位置對抗菌活性的影響也十分顯著。
抗菌聚合物批次一致性研究
圖4. 基於96孔HTP方法和流動聚合技術製備的抗菌聚合物一致性。（A）聚合6 h後poly(BOC-AEAm-stat-PEAm-stat-DEGA)分子量分佈；（B）聚合6 h後poly(BOC-AEAm-stat-EHA-stat-PEGA)分子量分佈；（C）BOC脫保護後聚合物的MIC值。
在經過結構與性能和成分漂移分析後，研究者選擇了抗菌聚合物3和5進行規模化製備，流動反應器總體積27 mL，停留時間6 h，光源λ= 525 nm，單體濃度25 wt％，ZnTPP濃度為100 ppm，6小時後，單體轉化率為99％，並且聚合物顯示出窄的分子量分佈和一致性，這些“個性化訂製”聚合物產量可以達到27.2 g/天，通過並行增加反應器數量，產量可以進一步提高。
小結
新南威爾士大學的Cyrille Boyer課題組結合HTP方法和流動聚合技術提出了一種“多快好省”製備“個性化訂製”聚合物的方法，他們在96孔HTP裝置中進行了含有陽離子、親水和疏水基團單體的PET-RAFT聚合，篩選出了具有優秀抗菌效果的聚合物，通過柱塞流聚合反應實現了這些抗菌聚合物的規模化製備，不同批次抗菌聚合物具有優異的一致性，聚合物產量可以達到27.2 g /天。
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.macromol.9b02207
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