抗菌材料研究进展

刘利　龙必强　周亮　何昌兵　余思江

【摘 要】介绍了抗菌材料的研究现状，并阐述了各类抗菌材料的抗菌机理，同时探讨了各抗菌材料在发展中遇到的问题及发展趋势。

【关键词】抗菌材料；研究；进展

细菌无处不在，有害细菌无时不刻不威胁着人类健康，据统计，细菌感染是威胁人类健康的最大致病源之一[1]。全球每年因为细菌和病毒感染致死的人数多达1700万，约占全球死亡率的三分之一。其中细菌感染更是让人防不胜防，因为细菌广泛存在环境中的各个地方，感染方式主要有吸入带有病菌的空气、伤口接触带有病菌的物体或医疗设备、食用带有病菌的食物等。细菌感染导致的常见病有破伤风、肺炎、伤寒等，一些毒性强的细菌甚至能够引起某些癌症。面对细菌的侵袭，从古自今，人类从未放弃过抵抗，制造出了多种抗菌材料。

1 天然抗菌材料

1.1 天然抗菌材料的研究现状

天然抗菌材料是人类最先用于抵抗细菌侵袭的武器，比如公元前1550年，古埃及医生用猪油调来敷贴伤口，以防止伤口感染而发炎。《左传》中也记载有“叔展曰有麦曲乎？”此处的“曲”是一种可以用作治疗消化系统疾病的天然抗菌剂。发展到近些年，由于天然抗菌材料有良好的生物相容性和对自然无污染性等优点，具有抗菌功能的天然产物任然受到极大的关注，主要来自与动植物表皮分泌的多糖或多肽等，如壳聚糖。

1.2 天然抗菌材料存在的问题及解决方案

天然抗菌材料由于其独特的优点使其经久不衰，但其缺点也限制了它的应用。首先是大部分天然抗菌材料来源有限，不能成批量生产，且价格昂贵；其次是如壳聚糖等天然抗菌材料，虽然产量较大，且价格较便宜，但其抗菌性能有限，在实际应用中不能起到明显的抗菌作用。

面对天然抗菌剂的问题，目前大部分科学家选择以天然抗菌剂壳聚糖等为基质，将其他有较强抗菌能力的抗菌剂符合到天然抗菌剂中，如曾戎等[2]将纳米银符合到壳聚糖中，增强了壳聚糖的抗菌能力，使其应用到抗菌材料成为了可能。

2 有机抗菌剂

2.1 有机抗菌剂的研究现状

有机抗菌剂及抗生素，抗生素的应用始于上个世纪40年代青霉素的使用，在20世纪30年代，另一个开创新纪元的抗生素——链霉素问世，它是青霉素的完美搭档，青霉素作用于革兰氏阳性菌，而链霉素作用于革兰氏阴性菌。青霉素的发现在二战期间挽救了无数生命，而链霉素的发现给科研工作者带来了新的方向，鼓舞了大家研究抗生素的信心。在接下来的一段时间里，各种抗生素相继被发现，1947年发现了金霉素、1952年发现了红霉素、1958年发现了卡那霉素等等。这些抗生素的相继问世挽救了无数的生命，在人类抗菌史上谱写出新的篇章。

2.2 有机抗菌剂存在的问题及解决方案

目前使用最广泛的还是有机抗菌剂，有机抗菌剂通常具有抗菌力强、抗菌作用迅速、易分散等特点，但有机抗菌剂容易使细菌产生耐药性，随着使用时间的延长，该抗菌剂抗菌效果逐步减弱甚至失去抗菌能力。

针对这一问题，目前主要是以原抗菌剂为母体，利用化学方法合成新的抗菌剂。这种方法在短时间内能够解决有机抗菌剂的耐药性问题，但使用一段时间后新的抗菌剂任然会让细菌对其产生耐药性，又需要继续研究新一代的有机抗菌剂，青霉素等的发展就是用的该方法。

3 无机抗菌剂

3.1 无机抗菌剂的研究现状

无机抗菌剂是一种相对较新的抗菌剂，因为无机抗菌剂具有长效性、广谱抗菌性等优点而得到了广泛的运用从上个世纪90年代开始，无机抗菌剂引起了科学家的广泛关注和研究。根据无机抗菌剂与微生物的作用机理的不同，可以分为两大类：一类是含有抗菌活性的金属离子、金属或金属氧化物，主要是银系离子，将这些离子负载到载体上，载体一般用磷酸盐、沸石、活性炭、某些无机盐类等，负载离子的方法包括离子交换法、熔融法和吸附法等；另一类是氧化物光催化系列抗菌剂，主要包括：TiO2等。其中应用最多的无机抗菌剂是银系抗菌剂和TiO2系列光催化抗菌剂。在无机抗菌剂中，纳米银受到了广泛的关注，因为纳米银有良好的生物相容性和较强的抗菌性能。其抗菌机理是纳米银能够释放银离子，银离子能够渗透进入细菌内部破坏細菌的DNA和RNA，同时，银离子还可以与细菌细胞膜上的蛋白质结合破坏细菌细胞膜。

3.2 无机抗菌剂存在的问题及解决

无机抗菌剂不会使细菌产生耐药性，但无机抗菌剂通常在纳米尺寸使抗菌效果才明显，如纳米银，随着纳米尺寸的增加，抗菌效果逐步下降。而纳米银等无机抗菌剂容易团聚，团聚后纳米银尺寸明显变大，进而使其抗菌效果大幅度降低。

针对纳米银等无机抗菌剂的团聚问题，科学家将纳米银负载到一些载体上，比如活性炭、二氧化钛、硅片、聚丙烯酸、氧化石墨烯、磷酸锆等，通过载体负载有效的限制了无机纳米抗菌剂的团聚。

4 展望

细菌的危害无处不在，抗菌材料的研究将会永不停息，刘昌华[3]等研究的协同抗菌材料为未来抗菌材料的发展提供了新思路，通过有机抗菌剂和无机抗菌剂完美的组合，有效避免单一抗菌材料的的缺点的同时，新的抗菌材料具备有机抗菌材料和无机抗菌材料的优点。协同抗菌材料可能会成为未来研究的主要方向。

【参考文献】

[1]Shima Taheri. Synthesis and antibacterial properties of a hybrid of silver–potato starch nanocapsules by miniemulsion/polyaddition polymerization [J]. J. Mater. Chem. B， 2014， 2， 1838-1845.

[2]Changhua Liu. Study on the synergistic antibacterial effect of silver-carried layeredzirconium alkyl-N，N-dimethylenephosphonate. Inorganica Chimica Acta 435 （2015） 66–72.

[3]孔杰，李国强，曾戎，纳米银/壳聚糖复合水凝胶的制备，表征及抗菌性能研究[J].功能材料.2012，12（43）：1662-1664.

[责任编辑：张涛]