抗菌材料研究進展

劉利　龍必強　周亮　何昌兵　余思江

【摘 要】介紹了抗菌材料的研究現狀，并闡述了各類抗菌材料的抗菌機理，同時探討了各抗菌材料在發展中遇到的問題及發展趨勢。

【關鍵詞】抗菌材料；研究；進展

細菌無處不在，有害細菌無時不刻不威脅著人類健康，據統計，細菌感染是威脅人類健康的最大致病源之一[1]。全球每年因為細菌和病毒感染致死的人數多達1700萬，約占全球死亡率的三分之一。其中細菌感染更是讓人防不勝防，因為細菌廣泛存在環境中的各個地方，感染方式主要有吸入帶有病菌的空氣、傷口接觸帶有病菌的物體或醫療設備、食用帶有病菌的食物等。細菌感染導致的常見病有破傷風、肺炎、傷寒等，一些毒性強的細菌甚至能夠引起某些癌癥。面對細菌的侵襲，從古自今，人類從未放棄過抵抗，制造出了多種抗菌材料。

1 天然抗菌材料

1.1 天然抗菌材料的研究現狀

天然抗菌材料是人類最先用于抵抗細菌侵襲的武器，比如公元前1550年，古埃及醫生用豬油調來敷貼傷口，以防止傷口感染而發炎。《左傳》中也記載有“叔展曰有麥曲乎？”此處的“曲”是一種可以用作治療消化系統疾病的天然抗菌劑。發展到近些年，由于天然抗菌材料有良好的生物相容性和對自然無污染性等優點，具有抗菌功能的天然產物任然受到極大的關注，主要來自與動植物表皮分泌的多糖或多肽等，如殼聚糖。

1.2 天然抗菌材料存在的問題及解決方案

天然抗菌材料由于其獨特的優點使其經久不衰，但其缺點也限制了它的應用。首先是大部分天然抗菌材料來源有限，不能成批量生產，且價格昂貴；其次是如殼聚糖等天然抗菌材料，雖然產量較大，且價格較便宜，但其抗菌性能有限，在實際應用中不能起到明顯的抗菌作用。

面對天然抗菌劑的問題，目前大部分科學家選擇以天然抗菌劑殼聚糖等為基質，將其他有較強抗菌能力的抗菌劑符合到天然抗菌劑中，如曾戎等[2]將納米銀符合到殼聚糖中，增強了殼聚糖的抗菌能力，使其應用到抗菌材料成為了可能。

2 有機抗菌劑

2.1 有機抗菌劑的研究現狀

有機抗菌劑及抗生素，抗生素的應用始于上個世紀40年代青霉素的使用，在20世紀30年代，另一個開創新紀元的抗生素——鏈霉素問世，它是青霉素的完美搭檔，青霉素作用于革蘭氏陽性菌，而鏈霉素作用于革蘭氏陰性菌。青霉素的發現在二戰期間挽救了無數生命，而鏈霉素的發現給科研工作者帶來了新的方向，鼓舞了大家研究抗生素的信心。在接下來的一段時間里，各種抗生素相繼被發現，1947年發現了金霉素、1952年發現了紅霉素、1958年發現了卡那霉素等等。這些抗生素的相繼問世挽救了無數的生命，在人類抗菌史上譜寫出新的篇章。

2.2 有機抗菌劑存在的問題及解決方案

目前使用最廣泛的還是有機抗菌劑，有機抗菌劑通常具有抗菌力強、抗菌作用迅速、易分散等特點，但有機抗菌劑容易使細菌產生耐藥性，隨著使用時間的延長，該抗菌劑抗菌效果逐步減弱甚至失去抗菌能力。

針對這一問題，目前主要是以原抗菌劑為母體，利用化學方法合成新的抗菌劑。這種方法在短時間內能夠解決有機抗菌劑的耐藥性問題，但使用一段時間后新的抗菌劑任然會讓細菌對其產生耐藥性，又需要繼續研究新一代的有機抗菌劑，青霉素等的發展就是用的該方法。

3 無機抗菌劑

3.1 無機抗菌劑的研究現狀

無機抗菌劑是一種相對較新的抗菌劑，因為無機抗菌劑具有長效性、廣譜抗菌性等優點而得到了廣泛的運用從上個世紀90年代開始，無機抗菌劑引起了科學家的廣泛關注和研究。根據無機抗菌劑與微生物的作用機理的不同，可以分為兩大類：一類是含有抗菌活性的金屬離子、金屬或金屬氧化物，主要是銀系離子，將這些離子負載到載體上，載體一般用磷酸鹽、沸石、活性炭、某些無機鹽類等，負載離子的方法包括離子交換法、熔融法和吸附法等；另一類是氧化物光催化系列抗菌劑，主要包括：TiO2等。其中應用最多的無機抗菌劑是銀系抗菌劑和TiO2系列光催化抗菌劑。在無機抗菌劑中，納米銀受到了廣泛的關注，因為納米銀有良好的生物相容性和較強的抗菌性能。其抗菌機理是納米銀能夠釋放銀離子，銀離子能夠滲透進入細菌內部破壞細菌的DNA和RNA，同時，銀離子還可以與細菌細胞膜上的蛋白質結合破壞細菌細胞膜。

3.2 無機抗菌劑存在的問題及解決

無機抗菌劑不會使細菌產生耐藥性，但無機抗菌劑通常在納米尺寸使抗菌效果才明顯，如納米銀，隨著納米尺寸的增加，抗菌效果逐步下降。而納米銀等無機抗菌劑容易團聚，團聚后納米銀尺寸明顯變大，進而使其抗菌效果大幅度降低。

針對納米銀等無機抗菌劑的團聚問題，科學家將納米銀負載到一些載體上，比如活性炭、二氧化鈦、硅片、聚丙烯酸、氧化石墨烯、磷酸鋯等，通過載體負載有效的限制了無機納米抗菌劑的團聚。

4 展望

細菌的危害無處不在，抗菌材料的研究將會永不停息，劉昌華[3]等研究的協同抗菌材料為未來抗菌材料的發展提供了新思路，通過有機抗菌劑和無機抗菌劑完美的組合，有效避免單一抗菌材料的的缺點的同時，新的抗菌材料具備有機抗菌材料和無機抗菌材料的優點。協同抗菌材料可能會成為未來研究的主要方向。

【參考文獻】

[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，李國強，曾戎，納米銀/殼聚糖復合水凝膠的制備，表征及抗菌性能研究[J].功能材料.2012，12（43）：1662-1664.

[責任編輯：張濤]