随着城市化和工业化的迅速发展,有害的细菌、病毒、真菌及其毒素等在材料表面的富集,成为生活、医疗和农业等领域出现的新型环境污染问题,并严重影响着人类的健康。其中,细菌污染是微生物污染中涉及范围最广、严重程度最高及暴露问题最大的一种。解决细菌污染问题的原则是阻止细菌病原体传播,方法是抗菌材料的设计与开发。已经开发了包括金属银、季铵盐、抗生素等在内的抗菌材料,但如何提高广谱性、实用性,以及抗细菌耐药性等成为开发新型、高效抗菌材料的关注之处。本文利用噻唑类抗菌官能团独特的疏水结构单元和出色的抗菌特点,将噻唑类聚合物设计成纳米材料增加其抗菌性能并减缓细菌耐药性。以丙烯酸噻唑(Ac T)为抗菌单元与常见的丙烯酸酯、苯乙烯等共聚单体进行结合,设计、制备了一系列噻唑类抗菌纳米微球。通过引入不同类型的活性组binding immunoglobulin protein (BiP)分(I_2,Zn~(2+)),增强其抗菌活性,并用于环境中细菌污染的去除。论文的研究内容和结果如下:首先阐述了抗菌剂与抗菌材料的关系,介绍了抗菌机理和不同类型的抗菌材料。其次,总结了抗菌材料在不同领域的应用。最后对噻唑类抗菌剂和应用进行了综述。其次,以丙烯酸噻唑(Ac T)作为疏水/抗菌单体,甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)作为亲水性/抗细菌黏附单体,甲基丙烯酸苄基酯(BM)作为疏水性共聚单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)作为交联单体,以H_2O为反应介质,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用一锅乳液聚合法,成功制备了含噻唑-两性离子聚合物纳米微球(TZPNs)。采用SEM、EDS、FT-IR、XPS和DLS对TZPNs的形貌、结构进行了表征和分析。以金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)为测试菌种,评估了TZPNs的抗菌活性。结果表明:培养24 h后,TZPNs对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)为5.00 mg/m L。探讨了TZPNs抗菌机理,Ac T和SBMA是TZPNs具Compound C化学结构有一定抗菌性能的主要原因。另外,将TZPNs添加到涂料、墨水和染料中,发现能明显改善他们的抗菌活性。说明TZPNs作为抗菌活性成分,可应用于家用产品领域的抗菌。第三,以疏水Ac T为抗菌功能单体、苯乙烯(St)为疏水性共聚单体,N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为亲水性单体并用作聚维酮碘的前体,以Et OH/H_2O为溶剂,采用一锅乳液聚合法,成功制备了含噻唑单元的聚维酮纳米微球(Pc NS)。进一步将Pc NS进行碘化反应,制备了含噻唑单元的聚维酮碘纳米微球(Pc NSI)。采用SEM、FT-IR、UV-Vis DRS、XPS、DLS对Pc NS和Pc NSI的形貌、结构进行了表征和分析。以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为测试菌种,评估了Pc NSI抗菌活性。结果表明:在培养24 h后,Pc NSI对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的MIC为0.04 mg/m L。考察了Pc NSI的持久抗菌性,发现Pc NSI抗菌活性即使超过7 d也能保持99.9%。此外,探讨Pc NSI抗菌机理,Ac T结合无机小分子碘是Pc NSI具有较好抗菌性能的原因。考察了Pc NSI的ICI 46474配制应用性,评估了其对水体细菌去污的影响,发现其在水体消毒等方面具有良好的应用前景。最后,以Ac T为疏水抗菌单体,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为疏水共聚单体,甲基丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯(DMEM)和甲基丙烯酸(MAA)为共聚单体,H_2O为反应介质,KPS为引发剂,采用一锅乳液聚合法制备了含噻唑单元的纳米微球(Pc MAD)。其次,利用Zn O、(NH_4)_2CO_3和NH_3?H_2O将Zn~(2+)引入到Pc MAD中,制备了含噻唑单元与锌离子纳米微球(Pc MADZn)。采用SEM、FT-IR、XPS以及DLS对Pc MAD和Pc MADZn形貌和结构进行表征分析。以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为测试菌种,评估了Pc MADZn的抗菌活性。结果表明,Pc MADZn对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC为0.40 mg/m L,其在7 d后仍保持着优异的抗菌活性,抑制率可保持在97.2%以上。另外,抗真菌(霉菌)活性评估表明,其在生化培养箱中放置7 d后,其抑制率仍保持在99.9%,表明其具有优异的抗真菌活性。进一步考察了Pc MADZn在玉米生长试验中的应用,发现其对玉米的生长有促进作用。因此,本研究为解决微生物在农业方面的危害问题提供了一种环保、低毒的方法,有望应用于农业中。综上所述,本论文以疏水性的噻唑为抗菌单元,与常见的丙烯酸(酯)与苯乙烯两类单体进行共聚,制备了3种具有抗菌活性的噻唑类抗菌纳米微球(含噻唑-两性离子纳米微球、含噻唑单元的聚维酮碘纳米微球、含噻唑单元与锌离子纳米微球)。所制备的TZPNs、Pc NSI和Pc MADZn有望应用于生活环境、农业生产环境的抗菌,也为制备高效、持久的疏水性抗菌剂提供了策略和方法。