基于新合成环二磷(V)氮烷衍生物作为防护涂层生物杀灭剂的面漆配方的抗菌活性

为何更清洁的墙面很重要

从医院走廊到厨房墙面，涂漆表面会悄然积聚有害细菌和真菌。一旦这些微生物定植，就可能形成难以清除的顽固薄膜，并可能促成感染或材料损坏。本研究探索了一种新型防护涂料，该涂料不仅美观耐用，还通过将抗菌能力直接内置于涂层来令表面对不受欢迎的病原体保持不友好。

将抗菌因子构筑进涂料

研究人员设计了能配位金属原子的特殊分子，并将其掺入常规面漆中。这些基于含磷环状结构的分子像微小载体一样稳定地携带铜或镉离子。首先，团队在实验室中精确合成并用常用分子表征工具确认了这些化合物的结构和稳定性。在确信化学性质可靠后，他们将少量每种添加剂混入商业油漆中，以评估其对涂层强度及抑菌能力的影响。

测试强度与光泽

向油漆中加入新成分可能破坏漆面或使其变脆，因此团队测量了诸如光泽、硬度、附着力以及抗冲击性等标准实用特性。与商业油漆及不含抗菌添加剂的类似配方相比，经改性的油漆表现更好。新涂层保持了明亮的光泽、提高了抗划伤性、增强了与基底的附着力，并更能抵抗冲击。重要的是，这些改进并未以牺牲柔韧性或耐水性为代价，表明添加剂并非简单地使油漆变脆，而是以平衡的方式增强了涂层性能。

对微生物的测试

为评估新材料对实际病原体的抑制效果，科学家们对几种在医疗和工业环境中常见的细菌和真菌进行了测试，包括MRSA、大肠埃希氏菌、鲍曼不动杆菌，以及真菌白色念珠菌和黑曲霉。单独使用时，基于镉的化合物明显领先，在其周围形成较大的无菌生长区；铜基版本表现出中等抑制力，而不含金属的基分子效果更具选择性。将这些成分固定在涂膜中后，由于化合物无法像在琼脂中那样自由扩散，其活性有所下降，但涂层仍明显减缓或抑制了若干测试微生物的生长。

防护层的作用机制

结果指向涂层作用的分步图景。涂漆表面使用后，落在其上的微生物会接触到包含许多微小金属载体囊的薄膜。随着时间推移，少量这些活性物质移动到接近表面的区域，与附近细胞接触。金属被认为会扰动微生物的关键结构，包括外膜和酶，并可能在细胞内触发有害的活性氧形式。由于金属被载体分子包裹在更亲脂的环境中，它更容易穿透细胞并造成损伤，从而使被涂覆的表面对细菌和真菌不那么友好。

对日常表面的意义

简言之，研究表明通过添加经精心设计的金属基分子，可以制备既更坚韧又不利于微生物生长的油漆。尽管在培养皿中镉化合物表现最佳，所有测试的添加剂均有助于在保持光泽和强度的同时增添一定的抗菌保护。尽管这些化合物被困在涂膜内后其抑菌效应减弱，涂层仍对若干难题微生物显示出有用的活性。这表明此类配方有望在公共、工业或医疗等繁忙场所，为延长涂装表面的寿命并便于保持卫生提供可行方案。

引用: El-Wahab, H.A., El khashab, N.G., Albohy, S.A.H. et al. Antimicrobial activity of topcoat formulation based on synthesized new cyclodiphosph(V)azane derivatives as a biocide for protective coatings. Sci Rep 16, 15466 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52099-1

关键词: 抗菌涂层, 防护涂料, 金属配合物, 表面保护, 细菌控制