具有组分梯度的双电性聚合物涂层：通过全干合成实现稳定且与基底无关的生物污染抑制

生物污染代表了海运、医疗和食品加工等行业的重大挑战，因为它促进污染并增加维护成本。双电性聚合物因其卓越的防污性能而成为防生物污染的有前景的解决方案。尽管近年来双电性聚合物的快速发展，但关于离子体选择以优化防污性能的设计规则仍然尚不清晰。本研究利用一种通用的全干合成方案，实现了9种双电性聚合物，其中5种是该合成范式中首次实现，从而系统阐明了分子设计规则。值得注意的是，我们开发了一种合成策略，以实现涂层横截面上的纳米尺度组分梯度，从而确保该双电性聚合物涂层不论离子体-负离子组合选择如何，都具有稳健性。这种稳健性得益于位于涂层-基底界面上的有机硅基层，同时增强了涂层的附着力和化学稳定性，同时确保在聚合物-液体界面上具有高浓度的双电性基团，以最大限度地抑制生物污染。我们采用 Pseudomonas aeruginosa 或 Bacillus subtilis 的生物膜评估了防污效果。所有涂层都显示出防污效果，其中一种由异噻嗪钙盐和羧基组成的新型双电性聚合物实现了最大的抗生物膜效果，我们归因于其强水合作用。这一研究突出了涂层结构——即具有纳米尺度梯度和可变交联密度的结构——作为使双电性聚合物具备稳健涂层的有效策略，同时指出以异噻嗪为基础的羧胺 betaine 作为下一代抗生物污染化学的前景。