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    1.1 PDM简介

        PDM是聚二甲基二烯丙基氯化铵 (polydiallyldimethylammonium chloride)的简称。其为二甲基二烯丙基氯化铵的均聚物,是一种线型结构的水溶性聚季铵盐,因其具有正电荷密度高、水溶性好、高效无毒、造价低廉、相对分子质量易于控制、pH适用范围广、阳离子单元结构稳定等诸多优点,被广泛应用于造纸、 纺织印染、石油开采、日用化工、生物医药、水处理等领域[4]。

    PDM为线性高分子,五元环结构如下所示,其顺反异构体的比例为6:1,同时存在少量支链化副产物(<3%)[5]。

      

    1.2 PDM的杀菌性能

        作为一种聚季铵盐,PDM杀菌性能具有广谱高效、应用范围广的特点,对病毒、原核和真核生物等均有显著的杀灭效果。例如,PDM与苄青霉素联合作用时,对梅毒螺旋体有明显的杀菌作用[6];含有PDM的消毒清洁剂可预防肝炎病毒[7];PDM还可用于抑制绿色木霉、黑曲霉、土曲霉和出芽短梗霉的生长[8]。

    1.2.1 PDM对革兰氏阴性菌的杀灭效果

        研究表明,PDM对大肠杆菌[9]、假单胞菌[10]等革兰氏阴性菌具有优良的抗菌活性。例如:相对分子质量(以特征黏度[η]值表示)系列化的 PDM 样品对含有大肠杆菌的微污染水(菌含量104~105个/mL)和重污染水(菌含量 106~107个/mL)作用24 h 后,当杀菌率达到 99% 时,PDM系列样品的用量为0.029~0.026mg/L和2.73~2.31mg/L[11]。Toreki W等[12]报道了一种含有PDM(PDM质量分数65%的水溶液)的隐形眼镜清洗消毒剂, 当消毒剂对含量为4.9×106个/mL的铜绿假单胞菌作用30min后,抗菌率可达到99. 965%。Klein W L等[13]研制了一种猪用除臭剂,PDM作为主要的抗菌成分,对猪皮上大肠杆菌的抗菌活性高于不含聚合物的对照组的33%。

    1.2.2 PDM对革兰氏阳性菌的杀生效果

        PDM对葡萄球菌[14]、枯草芽孢杆菌[15]等革兰氏阳性菌同样有很好的杀抑效果。Francise X S等[16, 17]报道含有PDM(质量分数0.000 4%~0.02%,相对分子质量l05~106)和增强剂EDTA二钠盐(质量分数0.1%)的隐形眼镜消毒剂,在14d内对低于103个/mL的金黄色葡萄球菌有效。Stephan T D等[18]在纺织纤维上进行PDM的逐层沉积研究,在对金黄色葡萄球菌进行的抗菌实验中发现,具有PDM涂层的丝绸与尼龙纤维都具有抗菌活性。其中,PDM对丝绸纤维可减少80%的金黄色葡萄球菌,而尼龙纤维可减少50%的金黄色葡萄球菌。鲁俊等[8]的研究表明,PDM对枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度分别为0.0156g/L和0.1250g/L。

    1.3 PDM的杀菌机理

    与杀菌性能研究相比,有关PDM的杀菌机理研究较为缺乏,仅有少数研究涉及了PDM对革兰氏阴性菌的杀灭机理。例如:van der Mei H C等[19]研究指出,水生病原体表面带负电荷,由于静电排斥作用,其很难粘附于玻璃表面。将500mg/L的PDM溶液涂于玻璃表面后,可将玻璃表面的负电荷变为正电荷,以致对病原体有强烈的粘附作用,病原体一旦被粘附,由于 PDM的杀菌作用,其生存能力大大降低。结果表明,500~1100mg/L 的PDM能快速粘附并杀灭土生拉乌尔菌和大肠杆菌,500mg/L的PDM能快速粘附并杀灭缺陷短波单胞菌。此研究提出的观点是细菌活性的降低缘于涂层中PDM的正电荷基团,即PDM的杀菌作用是由于其所具有的正电性。

    南京理工大学302助剂组研究结果表明[20],PDM对大肠杆菌最初的作用位点在细胞壁,继发性作用位点在细胞膜,两者均可导致细胞死亡。并且提出PDM杀菌过程的6步描述:(1)PDM吸附于菌体表面;(2)细胞壁外膜层溃破;(3)PDM穿透肽聚糖层;(4)细胞膜被损伤或破坏;(5)菌细胞内物质泄漏;(6)细菌死亡。

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