姜 柳 ，高 琴，王震宇，趙宇蕾 ，張超鋒，黃 宇*

1.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所 中國科學(xué)院氣溶膠化學(xué)與物理重點實驗室，西安 710061

2.西安地球環(huán)境創(chuàng)新研究院，西安 710061

致病微生物感染引起的公共衛(wèi)生健康問題嚴(yán)重危害人類的生命安全和經(jīng)濟社會發(fā)展，2019年底爆發(fā)的新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）就是典型的例子。COVID-19疫情一方面危害人類健康，Worldometers 世界實時統(tǒng)計數(shù)據(jù)（https://www.worldometers.info/cn/）顯示：截至北京時間2021年2月2日，已造成超220萬人喪生；另一方面造成巨額經(jīng)濟損失，預(yù)估對全球經(jīng)濟造成的損失約達30萬億美元，嚴(yán)重阻礙了全球經(jīng)濟發(fā)展。致病微生物中細菌對人類生存健康的威脅最為嚴(yán)重。生活中分布較多的細菌主要有葡萄球菌、鏈球菌、結(jié)核桿菌、傷寒桿菌等，常帶來如尿路感染、急性腹膜炎、淋巴管炎、闌尾周圍膿腫等疾病，這使得抗菌材料成為當(dāng)今新材料研究和開發(fā)的熱點之一。最早廣泛使用的抗菌劑主要是以Ag+為代表的金屬離子抗菌劑。1939年，有研究證明Ag+對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、霉菌均有較強的殺菌能力，主要機制是通過金屬離子所帶的正電荷吸附于細菌，當(dāng)金屬離子到達細胞膜時，因細胞膜帶負電荷而與金屬離子發(fā)生庫倫引力，進一步穿透細胞壁，致使細菌死亡（Zhang et al，2018a；Cui et al，2020）。同時，當(dāng)金屬離子與蛋白類、遺傳類物質(zhì)接觸時，會與蛋白質(zhì)中的巰基結(jié)合，干擾巰基酶活性，使微生物的糖代謝等正常生理功能受阻（Hamad et al，2020）。但金屬離子這類電荷作用的抗菌材料逐漸表現(xiàn)出了較多劣勢，如：釋放速率較快；長效抗菌效果欠佳；連續(xù)釋放的金屬離子會引發(fā)免疫反應(yīng)；長期使用會導(dǎo)致細菌產(chǎn)生耐藥性并引起組織毒性（Suyal，2003）。因此，開發(fā)無耐藥性、無組織毒性的抗菌材料對未來抗菌材料的發(fā)展意義重大。

有機陽離子型抗菌材料可通過接觸式電荷作用，實現(xiàn)細菌的殺滅，是目前研究的熱點材料。此類材料由于含正電性的陽離子基團，可與帶負電的細菌之間發(fā)生靜電相互作用。帶正電荷的材料與細菌表面電荷參數(shù)匹配時，可通過靜電吸引創(chuàng)造非特異性但非常強的細菌吸附，利用原子力顯微鏡和共聚焦顯微鏡可觀察到材料能有效地結(jié)合并包裹住細菌細胞，使細菌固定（Ahmed et al，2020），且這種接觸式電荷殺菌只會與表面帶負電荷的致病微生物發(fā)生強的靜電相互作用，不會對電中性的哺乳動物細胞造成損傷，這種較強的選擇性降低了其對哺乳動物細胞的毒性（Ganewatta and Tang，2015）。對有機陽離子型抗菌材料來說，抗菌性能主要受分子大小，烷基鏈種類及長度，反離子類型、電荷密度等因素影響。Ikeda et al（1986）研究了帶雙胍結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯均聚物及其與丙烯酰胺共聚物的抗菌活性，發(fā)現(xiàn)這類聚胍材料的分子大小與其對金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的抗菌活性緊密相關(guān)，當(dāng)相對分子質(zhì)量介于50000 — 120000時其抗菌活性最優(yōu)。Liu et al（2016）通過自由基聚合合成了不同烷基鏈長度的季銨鹽QAS-C8、QAS-C12和QAS-C18，并用于真絲織物的改性，抗菌結(jié)果顯示改性絲織物對革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性大腸桿菌（Escherichia coli）均有較強的抗菌活性，單體烷基鏈上的碳數(shù)為12時，抗菌效果最好。Yoshino et al（2011）合成了14種含、、陰離子基團的季銨鹽，測試其對12種不同細菌的最小抑菌濃度，發(fā)現(xiàn)含、的季銨鹽抗菌性能最好。Ahmed et al（2020）設(shè)計合成了一種聚季銨鹽（季銨化聚(2-(二甲胺基)甲基丙烯酸乙酯)，PTEMA）修飾的氧化石墨烯（GO）納米片，修飾后的GO-PTEMA材料相較GO，表面Zeta電位從(?39.5 ± 7) mV提升到了(34 ± 4) mV，通過熒光素染色法測得的表面電荷密度為8.3 × 1014cm?2，說明正電荷密度的提高和抗菌效率呈正相關(guān)關(guān)系。

與金屬離子型的電荷抗菌材料相比，選擇開發(fā)有機陽離子型電荷接觸殺菌材料有以下優(yōu)點：（1）可以提高和延長抗菌活性；（2）無刺激性，不影響與宿主組織的相互作用或改變宿主的免疫應(yīng)答；（3）對載體材料的物理力學(xué)性能不會產(chǎn)生不利影響；（4）其作用方式是物理接觸，利用電荷作用抑制細菌呼吸機能，“接觸死亡”；（5）長期與細菌接觸不會產(chǎn)生耐藥性。

鑒于此，本文系統(tǒng)綜述了有機陽離子型電荷殺菌材料的類型、結(jié)構(gòu)特征、殺菌性能及影響因素，闡述和分析了其抗菌機理及應(yīng)用現(xiàn)狀。此外，基于國內(nèi)外有機陽離子型電荷殺菌材料的研究現(xiàn)狀，對其現(xiàn)存問題和未來的發(fā)展方向進行了展望。

1 有機陽離子型電荷殺菌材料的制備及結(jié)構(gòu)特征

有機陽離子型電荷殺菌材料通常是帶有正電荷陽離子基團的有機化合物，按照相對分子質(zhì)量的不同，將相對分子質(zhì)量在5000以下的有機陽離子材料定義為小分子型有機陽離子材料，將相對分子質(zhì)量在5000以上的定義為大分子型有機陽離子材料。

1.1 小分子型

根據(jù)抗菌基團的不同，小分子型有機陽離子抗菌材料主要分為季銨鹽類、季鏻鹽類、胍鹽類（Mahltig et al，2010；Mahltig and Fischer，2010；Lacombe et al，2010）。各種不同類型抗菌材料通用分子結(jié)構(gòu)如圖1所示。小分子型有機陽離子抗菌材料普遍殺菌速度較快，抗菌效能高且制備過程簡單，但也存在耐熱性差等缺陷。近年來報道的代表性小分子型有機陽離子及其復(fù)合材料的抗菌活性如表1所示。

圖1 小分子型有機陽離子抗菌材料結(jié)構(gòu)通式（a）（b）（c），單鏈季銨鹽（3-甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化銨）結(jié)構(gòu)式（d），雙鏈季銨鹽（雙十烷基二甲基氯化銨）結(jié)構(gòu)式（e），雙季銨鹽（1,5-二(十四烷基二甲基碘化銨)-3-戊醇）結(jié)構(gòu)式（f）Fig.1 General structure formula of small molecular organic cationic antibacterial material (a) (b) (c), structure formula of singlechain quaternary ammonium salt (3-methoxysilyl propyl dimethyloctadecyl ammonium chloride) (d), structure formula of doublechain quaternary ammonium salt (didecyl dimethyl ammonium chloride) (e), and structure formula of bis-quaternary ammonium salt(1,5-bis(tetradecyl dimethyl ammonium iodide)-3-pentanol) (f)

表1 小分子型有機陽離子及其復(fù)合抗菌材料Tab.1 Summary of small molecular organic cationic and their composite antibacterial materials

（續(xù)表1 Continued Tab.1）

1.1.1 季銨鹽類

季銨鹽（quaternary ammonium salt，QAS）是有機陽離子接觸型抗菌材料中研究最為廣泛的。QAS作為抗菌劑的使用可以追溯到20世紀(jì)30年代（Jennings et al，2015）。QAS是由含氮（N+）的化合物組成，其中N原子通過共價鍵連接4個不同的基團，結(jié)構(gòu)通式見圖1a，代表式為N+R1R2R3R4X?，其中R可以是氫原子、普通烷基或被其他官能團取代的烷基，X表示陰離子，通常是鹵化物陰離子。季銨鹽根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同可分為單鏈季銨鹽、雙鏈季銨鹽和雙季銨鹽（Diz et al，1994）。典型的單鏈季銨鹽、雙鏈季銨鹽和雙季銨鹽具體結(jié)構(gòu)如圖1d — 圖1f所示。單鏈季銨鹽結(jié)構(gòu)中只有單個陽離子頭和單個疏水長鏈烷基尾；雙鏈季銨鹽具有雙長鏈的疏水尾；雙季銨鹽結(jié)構(gòu)特點是具有2個陽離子頭和2個長鏈?zhǔn)杷?。雙鏈季銨鹽和雙季銨鹽，由于分子中具有兩個長鏈的疏水基團或分子中有2個帶正電荷的N+，分子電荷強度和分子極性都大于單鏈季銨鹽，更容易和細胞膜表面的負電荷進行吸附作用，所以具有更強的殺菌性能。

季銨鹽的抗菌活性主要受烷基鏈種類、長度及陰離子基團類型的影響。不飽和烷基有利于季銨鹽抗菌效果的提高，可以達到高效廣譜抗菌的目的（馬小玲，2010）。季銨鹽的抗菌活性主要受長鏈烷基影響，烷基鏈過長或過短對細菌的殺傷力均不大，烷基鏈長和抗菌活性呈拋物線關(guān)系，即當(dāng)所含碳原子數(shù)低于8個或高于18個時，抗菌效果不明顯，而碳原子數(shù)為14時，抗菌效果最佳（Kanazawa et al，1993a；郭志強，2004；孫洪等，2006）。陰離子基團的不同也會影響季銨鹽的抗菌性能，含、的季銨鹽抗菌性能較的好（Yoshino et al，2011）。單獨的小分子季銨鹽抗菌材料易溶出，隨溶出量增加材料的抗菌性能會逐漸衰減。為減弱其溶出性，可在季銨鹽中引入硅氧烷基團，其中最具代表的是美國道康寧公司研發(fā)的AEM5700有機硅季銨鹽類抗菌劑（結(jié)構(gòu)式見圖1d），其硅氧基可與纖維上的羥基形成共價鍵，從而持久牢固地附著于各種紡織物表面（Song and Baney，2011）。Chen et al（2013a）利用2-(二甲氨基)丙烯酸乙酯和1-溴己烷的季銨化反應(yīng)制備了有機硅季銨鹽抗菌劑，利用超臨界吸附方式對棉織物進行整理，使其獲得持久高效的抗菌效果。

近年來文獻報道的季銨鹽型抗菌材料多為季銨鹽與其他無機或有機材料復(fù)合，如TiO2、ZnO、石墨烯、聚酯等。通過與其他功能材料復(fù)合，來改善季銨鹽類抗菌材料的溶出性、抗菌性、生物相容性等。如Chen et al（2013b）報道了一種基于季銨鹽（3-三甲氧基-丙基二甲基十八烷基銨）的長效抗菌鈦合金體內(nèi)植入材料，通過陽極氧化法在鈦基底上生成TiO2納米管，然后在管中原位生成AgNPs，進一步固定QAS于納米管上。TiO2納米管-Ag-QAS改性的鈦合金具有長期抗菌性能，30 d內(nèi)殺菌率還保持在99.9%。Gao et al（2020）報道了基于二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC）的有機無機雜化QAS / (Ag-ZnO)納米復(fù)合材料（圖2a），采用不同濃度的QAS / (Ag-ZnO)納米復(fù)合材料對棉織物進行處理，處理后的棉織物抗菌率可達90%以上，經(jīng)10次循環(huán)洗滌后抗菌率均保持在85%以上。QAS / (Ag-ZnO)復(fù)合材料的抗菌機制一方面是由于正電荷季銨鹽吸附在帶負電的細胞表面，導(dǎo)致細胞膜破裂，細胞內(nèi)容物泄露，細胞死亡；另一方面是納米復(fù)合材料中存在一些有機硅鏈，可以吸附在紡織品表面，引發(fā)水化作用，使紡織品表面形成緊密結(jié)合的水層，防止細菌黏附。

1.1.2 季鏻鹽類

季鏻鹽（quaternary phosphonium salt，QPS）最早由國外于20世紀(jì)80年代后期推出，在我國廣泛使用是在90年代初期，具有低毒、低發(fā)泡性、低劑量、寬pH使用范圍（pH 2 — 12）和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，且能夠在環(huán)境中快速分解，沒有生物積累，其作用機制與季銨鹽類似。季鏻鹽結(jié)構(gòu)見圖1b，與季銨鹽不同的是磷原子半徑大于氮，相應(yīng)離子半徑也大，其極化作用增強，導(dǎo)致磷周圍正電性增加，更容易吸附在帶負電的細胞膜上，殺菌能力提高（Tan et al，2017；Wang et al，2020）。季鏻鹽分子結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，但由于生產(chǎn)成本高難以推廣，所以其研究和應(yīng)用不如季銨鹽廣泛。典型的是日本Kanazawa et al（1993b）于1993年制備出一種長鏈三丁基季鏻鹽，發(fā)現(xiàn)當(dāng)長鏈碳原子數(shù)為12、14、16、18時對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有高效的抗菌活性，同時發(fā)現(xiàn)相同烷基的季鏻鹽比季銨鹽抗菌活性高出數(shù)十倍。

圖2 小分子型有機陽離子季銨鹽、季鏻鹽、胍鹽抗菌材料Fig.2 Small molecule organic cationic quaternary ammonium salt, quaternary phosphonium salt and guanidine salt antibacterial materials

季鏻鹽由于水溶性較好，極大限制了其單獨作為抗菌材料的應(yīng)用，因此常對其進行接枝改性或與其他材料復(fù)合。常麗（2016）使用不同季鏻鹽（甲基三苯基溴化磷、乙基三苯基溴化磷、己基三苯基溴化磷、辛基三苯基溴化磷、十二烷基三苯基溴化磷）對聚丙烯腈纖維進行改性，改性后纖維具有良好的抗菌性能，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）、白色念珠菌（Candida albicans）的抗菌率在15 min可達100%，且洗滌50次后仍具有優(yōu)秀的抗菌性能。Chen et al（2018）采用三苯基膦對菊粉進行化學(xué)改性，合成了5種不同鏈長的新型菊粉衍生物，采用體外輻射生長法測定其對黃瓜炭疽病菌（Colletotrichum lagenarium）、蘆筍莖枯病菌（Phomopsis asparagi）和西瓜枯萎病菌（Fusarium oxysporum）3種植物病原體的抑菌活性，結(jié)果顯示接枝季鏻鹽的烷基鏈越長或帶正電荷的吸電子能力越強，抗菌效果越強。

1.1.3 胍鹽類

胍鹽類抗菌劑由于含有 NH活性基團，其易接受質(zhì)子，形成陽離子（ NH+），帶負電荷的細菌會被陽離子吸引，進而使細菌無法分裂繁殖，喪失活性，同時抑制其呼吸機能發(fā)生死亡。1861年Streeker發(fā)現(xiàn)了胍基，其結(jié)構(gòu)見圖1c，其中R可以是氫原子、烷基或胍基等。胍是亞胺脲，又稱作氨基甲酸脒，其在殺菌方面具有速效、對皮膚黏膜無刺激性、對金屬和織物無腐蝕性、受有機物影響輕微、穩(wěn)定性好等特點。

由ICI泛美公司開發(fā)的多亞乙基雙胍鹽酸鹽作為工業(yè)廣譜殺菌劑，用于醫(yī)院的表面消毒及食品和酒精飲料工業(yè)。1,6-2(4-氯苯基雙胍)已烷是廣泛使用的消毒劑，常用于皮膚消毒，或用作牙膏、面霜等化妝品的防腐劑。芳基雙胍如1-(3-氯-4-庚氧苯基)雙胍對部分革蘭氏陽性和陰性菌具有較好的殺菌活性。Fong et al（2010）報道了氯己定二乙酸酯（CHX）改性的聚氨酯-蒙脫土（PEUMMT）納米碳酸鹽抗菌材料，CHX（雙胍類分子）既作為抗菌劑，又作為有機硅酸鹽分散改性劑，CHX改性后的材料剛度增加，同時對葡萄球菌具有較好的抗菌活性，原因是CHX可以吸引帶負電荷的細菌，限制其運動，造成“接觸死亡”。Mattheis et al（2011）通過三胺結(jié)構(gòu)與鹽酸胍的縮合反應(yīng)，合成了一種新的具有環(huán)結(jié)構(gòu)的寡胍，分子間的反應(yīng)順序形成了新的結(jié)構(gòu)，其在15 —30 min就能達到很強抗菌效果，該類胍鹽的重復(fù)結(jié)構(gòu)增加了抗菌單元，抗菌活性有了很大提高。

1.2 大分子型

大分子型有機陽離子抗菌材料分為天然類和人工合成類，天然類主要為殼聚糖及其衍生物，人工合成類的主要是聚季銨鹽、聚季鏻鹽、聚胍類等（表2）。人工合成類的制備方法包括物理和化學(xué)方法，物理方法就是將有效抗菌基團共混加入材料中；化學(xué)方法包括兩種途徑：（1）通過帶官能團的單體進行均聚、共聚等（Albert et al，2003）；（2）在高分子基體上接枝引入抗菌官能團（Song et al，2009）。物理方法制備的抗菌材料容易產(chǎn)生脫落或泄漏；化學(xué)方法制備的抗菌材料物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在低的蒸汽壓下不易揮發(fā)，不易滲透進入人體皮膚，使用壽命長，且易于加工和儲存。抗菌劑經(jīng)高分子化后，相對分子質(zhì)量增大，所帶陽離子基團增多，正電荷密度提高。高的正電荷密度有助于材料吸附菌體及與細胞膜結(jié)合。因此，總體來說，相對分子質(zhì)量的增大，有利于抗菌材料更好地發(fā)揮抗菌性能。同時，小分子抗菌劑經(jīng)大分子化后穩(wěn)定性和抗菌持久性均得到大幅度提高。大分子的相對分子質(zhì)量、相對分子質(zhì)量分布、交聯(lián)結(jié)構(gòu)、大分子在溶液中的形態(tài)都有可能對抗菌影響產(chǎn)生較大影響。隨著研究的深入，大分子型有機抗菌材料正在向高活性、高生物相容性和低毒性的方向發(fā)展。

表2 大分子型有機陽離子及其復(fù)合抗菌材料Tab.2 Summary of macromolecular organic cationic and their composite antibacterial materials

1.2.1 殼聚糖類

殼聚糖（chitosan，CS）是聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，是具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的陽離子大分子，分子式(C6H11NO4)n，CS及其衍生物對真菌、細菌和病毒具有很高的抗菌活性。其抗菌活性是由帶正電荷的殼聚糖基團（葡糖胺的胺基團）和細菌細胞表面上帶負電基團（如肽聚糖等表面成分）之間的靜電相互作用引起的，這種靜電相互作用會影響細胞壁的滲透性，從而引起內(nèi)部滲透不平衡來抑制微生物生長，同時靜電相互作用也會誘導(dǎo)微生物細胞壁的肽聚糖水解，促使細胞內(nèi)電解質(zhì)泄漏，造成細菌等的死亡（Goy et al，2016）。

天然類型抗菌材料研究最為廣泛的是殼聚糖有機電荷抗菌材料。汪涵等（2019）用共沉淀法制備了磁性殼聚糖顆粒，發(fā)現(xiàn)隨殼聚糖含量增加，殼聚糖產(chǎn)生的帶正電 —含量同時增加。由于靜電作用，細菌細胞壁與 —長時間結(jié)合影響其功能的正常運作，最終抑制細菌生長。殼聚糖具有良好的廣譜抗菌性和生物相容性，無毒，對人體免疫抗原小，且具消炎、促進傷口愈合等功效。但是，殼聚糖的抗菌性能受濃度、相對分子質(zhì)量、酸度、脫乙酰度的影響，使其應(yīng)用范圍受到限制。為進一步提高殼聚糖的抗菌活性，很多研究開始對殼聚糖進行物理或化學(xué)修飾。Antunes et al（2015）通過靜電紡絲手段制備了由去乙酰化/精氨酸修飾的殼聚糖紡絲薄膜用于傷口敷料（圖3a），精氨酸修飾可以增加材料表面可用帶正電荷基團數(shù)量，從而增強材料與細菌細胞壁的靜電相互作用。結(jié)果表明：修飾后的殼聚糖具有更高的抗菌活性，并且可改善組織再生和加快創(chuàng)面愈合，具有優(yōu)異的生物相容性。

1.2.2 聚季銨鹽類

聚季銨鹽（poly(quaternary ammonium salt)，PQAS）抗菌材料是通過將帶有季銨基活性官能團的單體聚合而成，或是通過在高分子聚合物基體上接枝小分子季銨鹽獲得。其先利用電荷作用吸附到菌體表面，再穿透細胞壁，破壞細胞壁和膜結(jié)構(gòu)，造成胞內(nèi)物質(zhì)外泄，影響細胞代謝過程，最后菌體死亡。聚季銨鹽的抗菌性能受相對分子質(zhì)量、陽離子密度、反離子類型、疏水性（烷基取代基、側(cè)/端基、聚合物鏈結(jié)構(gòu)）及親-疏水平衡等因素影響。一般相對分子質(zhì)量增大，材料中陽離子密度增大，會增強材料對微生物細胞的吸附、結(jié)合和破壞作用，從而提高抗菌性能。但相對分子質(zhì)量也存在一個合適的區(qū)間，相對分子質(zhì)量過大的材料就難以進入細胞中發(fā)揮作用。烷基鏈長度也會顯著影響材料抗菌性能。材料的吸附能力、親-疏水平衡發(fā)生變化，其在細胞表面的形態(tài)及其穿透細胞膜的能力也會發(fā)生改變。

Carrasco et al（2015）將陽離子雙層碎片和聚電解質(zhì)通過層層自組裝技術(shù)組裝成新型陽離子納米顆粒殺菌材料，對四種臨床重要性的耐藥（MDR）菌株進行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚季銨鹽-聚二烯丙基二甲基氯化銨作為納米顆粒外層對這些微生物表現(xiàn)出顯著的效果，具有廣譜抗MDR微生物活性，包括革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌和酵母。Zeng et al（2020）報道了一種由C3對稱剛性單體2,4,6-三(4-吡啶基)-1,3,5-三嗪和柔性連接劑1,2-二溴乙烷反應(yīng)生成的抗菌聚合物納米膠囊，將聚合物納米膠囊構(gòu)造成陽離子空心球，其主鏈由吡啶季銨鹽形成，當(dāng)陽離子納米膠囊接近大腸桿菌時，細菌膜上帶負電荷的磷脂分子被吸引到陽離子表面，導(dǎo)致細胞破裂，此抗菌聚合物納米膠囊的MIC為0.04 mg ? mL?1，MBC為0.1 mg ? mL?1。此外，很多關(guān)于聚季銨鹽與其他抗菌材料的復(fù)合材料也在逐漸研究中。Li et al（2017）自組裝合成了一種新型的多功能基于ABA型三嵌段共聚物抗菌水凝膠（圖3b），該共聚物以鄰苯二酚官能化的聚乙二醇作為A嵌段，以聚2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基碘化銨（PMETA，聚季銨鹽）作為B嵌段，這種自愈性水凝膠不僅克服了植入體內(nèi)的水凝膠材料易受蛋白質(zhì)和微生物積累的困擾，還克服了由于日常身體運動恒定的機械力導(dǎo)致的水凝膠變形或損傷。它具有很好的熱敏性、自愈性，對大腸桿菌具有明顯的抑制作用。Wang et al（2019）制備了一種聚季銨鹽封端的銀納米顆粒抗菌材料（PQASAgNPs），與作為陽性對照的聚乙烯吡咯烷酮封端的銀納米顆粒（PVP-AgNPs）相比，PQAS-AgNPs對水中的枯草芽孢桿菌具有出色的抗菌活性，活性來源于PQAS和AgNPs的協(xié)同抗菌作用，通過ATP監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，PQAS-AgNPs破壞了細胞的呼吸鏈，降低了ATP的合成，破壞了細胞壁和細胞膜的功能，導(dǎo)致細胞內(nèi)物質(zhì)泄漏。

1.2.3 聚季鏻鹽類

聚季鏻鹽（poly(quaternary phosphonium salt)，PQPS）也是一種典型的聚陽離子抗菌材料，可通過含有季鏻鹽的單體進行共聚或在大分子基體上修飾含季鏻基團的物質(zhì)制備。Kanazawa et al（1993a，1993b，1993c）研發(fā)了以季鏻鹽為抗菌基團的陽離子大分子抗菌材料，此類大分子抗菌材料對金黃色葡萄球菌及大腸桿菌具有較好的抗菌性能。此后有關(guān)聚季鏻鹽抗菌材料的研究也逐漸增多。

圖3 大分子型有機陽離子殼聚糖、聚季銨鹽、聚季鏻鹽、聚胍抗菌材料Fig.3 Macromolecular organic cationic chitosan, poly(quaternary ammonium salt), poly(quaternary phosphonium salt),poly(guanidine salt) antibacterial material

劉宏芳等（2009）采用氯甲基化苯乙烯為載體，通過載體上的氯甲基與三苯基膦進行季鏻化反應(yīng)，合成了水不溶大分子陽離子抗菌材料，聚三苯基季鏻鹽熱穩(wěn)定性好，且對SRB、TGB菌種有很好的抗菌作用。Qiu et al（2014）以氯化橡膠為載體，三苯基膦、三丁基膦、三正丁胺為原料，通過分子親和取代反應(yīng)，成功制備了大分子三苯基季鏻鹽、三丁基季鏻鹽、三正丁基季銨鹽抗菌材料，材料熱穩(wěn)定性都有所提高，且季鏻鹽的穩(wěn)定性高于季銨鹽，同時具有優(yōu)良的抗菌性能。1 mg · mL?1濃度充分接觸24 h對革蘭氏陰/陽性菌的殺菌率達100%。Li et al（2013）采用三苯基膦為原料，通過兩步法對環(huán)氧橡膠進行開環(huán)和季鏻化改性，將季鏻鹽抗菌活性基團共價接枝于環(huán)氧橡膠主鏈中制得大分子季鏻鹽抗菌材料（圖3c），對大腸桿菌抗菌率達82.96%。林越威和敖寧建（2019）使用縮醛反應(yīng)，常溫下將季鏻鹽接枝到聚乙烯醇中制得大分子抗菌材料，該材料具有熱塑性并具有良好的抗菌效果，且細胞毒性較低，可以通過注塑成型或熔融沉積成型加工，適合于抗菌傷口敷料或3D打印傷口敷料。

1.2.4 聚胍類

聚胍類（poly(guanidine salt)，PGS）抗菌材料中研究最多的是聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽（PHMB），PHMB是一種新型低聚合陽離子化合物，帶正電荷，能夠滲透到微生物體內(nèi)，且容易吸附在帶負電荷的微生物表面，破壞微生物體的細胞結(jié)構(gòu)，從而起到殺菌作用。其結(jié)構(gòu)與雙胍類抗菌劑類似，耐高溫，有助于解決部分抗菌劑不耐高溫的問題。

Llorens et al（2015）采用靜電紡絲法制備了負載PHMB的聚乳酸納米纖維，可作為抗菌的三維生物降解支架材料，隨PHMB負載量的增加，納米纖維抑制黏附和細菌生長的抗菌特性增強，并在成纖維細胞和上皮細胞系的黏附和增殖方面表現(xiàn)出生物相容性。Rogalsky et al（2016）采用模壓成型法制備了低成本、耐熱、耐水的聚六亞甲基胍十二烷基苯磺酸鹽（PHMG-DBS）的抗菌聚酰胺-11薄膜，在薄膜中引入PHMG-DBS可使表面正電荷密度增加到5.5 × 10?11C · cm?2，該薄膜對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌均有良好的抗菌活性，且具有很高的抗浸出性。Zhang et al（2019）采用胺化和胍化兩步接枝制備了胍基功能化石墨烯納米片，該納米片在溶液中具有較高的分散性，與聚合物基體相容性良好，再利用非溶劑誘導(dǎo)相分離法制備了新型協(xié)同抗菌胍基功能化石墨烯/聚砜（GFG / PSF）混合基超濾膜（圖3d），GFG / PSF膜不僅對牛血清白蛋白具有優(yōu)越的滲透性和顯著的防污性能，且對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有良好的抗菌活性和長期持續(xù)效應(yīng)。

2 抗菌機理

有機陽離子型材料對細菌的殺滅作用是以材料所帶正電荷的抗菌官能團來實現(xiàn)的。有機陽離子型材料與細菌基本不產(chǎn)生靶標(biāo)-靶點的特異性結(jié)合，而是通過材料與細胞表面的靜電相互作用來束縛細菌的活動自由，從而抑制其呼吸機能，也會進一步破壞細胞膜的完整性，造成“接觸式死亡”。因此，這種物理形式的接觸式殺菌，是一種不易產(chǎn)生耐藥性的殺菌方式。一般細菌外層表面是帶負電的，這是由于大部分情況細菌所處生存環(huán)境的pH都大于其等電點，所以細菌表面呈電負性狀態(tài)；此外，細菌細胞壁的磷壁酸含有大量酸性較強的磷酸基，細胞膜內(nèi)含有的磷脂及一些膜蛋白水解也帶負電，更加導(dǎo)致細菌表面呈負電荷狀態(tài)。哺乳動物細胞膜外層呈電中性（Gabriel et al，2007），所以帶正電的有機陽離子抗菌材料對細菌細胞膜具有很強的選擇性。目前對于有機陽離子型電荷殺菌材料抗菌機理的報道，歸納為以下兩種作用方式：

（1）電荷作用對細菌細胞壁/細胞膜系統(tǒng)的破壞。有機陽離子型抗菌材料的特征基團帶有正電荷，能夠借助庫侖力的作用吸附表面帶有負電荷的細菌，使細菌運動受阻，無法對環(huán)境變化做出響應(yīng)，也可由于靜電相互作用使細胞壁和細胞膜上所帶負電荷分布不均，改變細胞膜的流動性和通透性，從而破壞細菌的細胞壁以及細胞結(jié)構(gòu)的完整性，最終導(dǎo)致微生物死亡。Ahmed et al（2020）通過帶正電荷的季胺化氧化石墨烯納米片（GO-PTEMA）來研究材料與細菌的相互作用（圖4a），對照組和氧化石墨烯（GO）處理的細菌均未發(fā)現(xiàn)死亡，只有GO-PTEMA處理的細菌呈紅色染色，表明GO-PTEMA薄片破壞了細菌細胞壁結(jié)構(gòu)。同時從染色細菌延時圖像疊加位移可看到，當(dāng)GO與大腸桿菌一起孵育時，大腸桿菌細胞四處移動，而用GO-PTEMA處理后則完全阻止了細菌的移動，GO-PTEMA培養(yǎng)下細菌運動的平均速度遠低于對照組，這些數(shù)據(jù)表明GO-PTEMA與細菌細胞緊密結(jié)合，細菌被包裹在聚陽離子GOPTEMA薄片中，這是其抗菌作用的主要部分。小分子季銨鹽/季鏻鹽的殺菌機制總體上相近，源自分子中季氮或季鏻的陽離子頭基與細胞的酸性磷脂雙分子層發(fā)生靜電相互作用，一旦二者結(jié)合，季銨鹽/季鏻鹽的疏水尾基就會傾向于嵌入到細菌細胞膜內(nèi)部，在一定作用時間下會阻礙細菌對外界的正常離子交換和物質(zhì)交換，并破壞控制細胞滲透性的原生質(zhì)膜，使細胞內(nèi)物質(zhì)外滲，細胞膜被瓦解（Gao et al，2015）。大分子聚季銨鹽/聚季鏻鹽的殺菌活性基團依舊為季氮或季鏻的陽離子頭基，但季銨鹽/季鏻鹽經(jīng)高分子化或接枝于高分子基體后，其相對分子質(zhì)量增大，具有豐富的正電荷和多個膜結(jié)合位點，正電荷密度顯著提高，更高的正電荷密度使得大分子季銨鹽/季鏻鹽相比小分子來說，在菌體表面的吸附更牢固，與細菌細胞膜的結(jié)合力更強、破壞性更強，但由于相對分子質(zhì)量增大會導(dǎo)致分子體積變大，在擴散穿透細胞壁時阻力增大（Wang et al，2019）。Zeng et al（2020）制備了一種吡啶季銨鹽聚合物中空球形納米膠囊（圖4b），聚合物納米膠囊的陽離子表面與細菌膜接觸或相互作用，吸附細菌膜中帶負電荷的磷脂分子，導(dǎo)致細胞膜破裂并殺死細菌?？偟膩碚f，高分子化后比相同結(jié)構(gòu)的小分子單體殺菌性和穩(wěn)定性有所提高。胍鹽類、聚胍類抗菌材料在生理條件下，胍基離子化成一個帶正電的、能提供氫鍵供體的剛性平面，胍基可與細胞膜中帶負電的羧酸根、磷酸根及硫酸根形成牢固的雙氫鍵（Onda et al，1996；Wender et al，2008），結(jié)合力隨著胍基的增多而增強，且胍基聚合物在細胞膜上最大負電荷密度的區(qū)域與磷酸根結(jié)合，導(dǎo)致細胞膜的破裂（Michl et al，2014），細菌對這種基于靜電作用而產(chǎn)生抗菌效果的機制很難產(chǎn)生耐受性。

圖4 季銨鹽修飾氧化石墨烯材料與大腸桿菌作用死活染色熒光顯微鏡圖（左），染色細菌延時圖像疊加位移（中），細菌平均運動速度統(tǒng)計（右）（a）（Ahmed et al，2020）；有機陽離子型季銨鹽納米囊泡接觸式殺滅大腸桿菌機制、材料與細菌表面作用示意圖（左），未經(jīng)處理的對照大腸桿菌與季銨鹽納米囊泡混合的大腸桿菌SEM形貌圖（右）（b）（Zeng et al，2020）；微生物和哺乳動物細胞膜的橫截面示意圖（上）及細胞膜與有機陽離子聚合物的選擇性相互作用（下）（c）（Ganewatta and Tang，2015）Fig.4 Fluorescence microscopic view of quaternary ammonium salt modified GO material with E.coli (left), stacking displacement of time-lapse image of dyeing bacteria (middle), statistics on the average movement speed of bacteria (right) (a) (Ahmed et al, 2020); the mechanism of organic cationic quaternary ammonium salt nano-vesicle contact killing E.coli, schematic diagram of surface interaction between materials and bacteria (left), SEM morphology of control E.coli and treated with quaternary ammonium salt nano-vesicles ( right) (b) (Zeng et al, 2020); schematic cross-sections of microbial and mammalian cell membranes (top) and selective interactions between cell membranes and organic cationic polymers (bottom) (c) (Ganewatta and Tang, 2015)

（2）對細菌體內(nèi)蛋白質(zhì)、遺傳物質(zhì)或其他活性物質(zhì)的擾亂和破壞。由于細胞膜內(nèi)含有的磷脂及一些膜蛋白水解也帶負電，有機陽離子型抗菌材料進一步會使細胞膜上結(jié)構(gòu)蛋白破壞、酶變性（Zhang et al，2018b；Fukushima et al，2019），或胞內(nèi)K+、細胞質(zhì)、DNA、RNA等泄漏，菌體死亡（Ding et al，2018）。如殼聚糖由于分子中的陽離子型氨基帶正電，首先可以吸附在細菌表面（肽聚糖等負電基團表面成分），之后通過滲透作用進入致病菌細胞內(nèi)，與細胞體內(nèi)帶有陰離子物質(zhì)的蛋白質(zhì)等吸附結(jié)合，通過擾亂細胞正常生理代謝活動從而殺滅病原菌（Chang et al，2015；Atay and ?elik，2017）。殼聚糖還通過滲入作用進入菌體，不僅可以和DNA等核內(nèi)遺傳物質(zhì)結(jié)合，干擾遺傳物質(zhì)的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄，抑制mRNA的合成，也可與細胞器及細胞質(zhì)結(jié)合，干擾微生物細胞內(nèi)的正常代謝，達到抗菌的作用（朱旭明和鄭鐵生，2007）。

綜上發(fā)現(xiàn)，有機陽離子型殺菌材料的殺菌機理主要有兩個方面，簡單分為以下步驟：首先，帶有正電荷的有機陽離子材料與細菌表面接觸，通過正負電荷的靜電相互作用吸附到菌體表面；然后，靜電相互作用會阻止細菌移動，使細菌無法對周圍環(huán)境變化做出反應(yīng)，從而導(dǎo)致部分細菌發(fā)生饑餓死亡；其次，材料會進一步經(jīng)過滲透和擴散作用穿透細胞壁，破壞細胞壁及其合成；與細胞膜結(jié)合，擾亂細胞膜組成，破壞細胞膜形態(tài)，改變細胞膜的通透性，離子通路被打開；造成胞內(nèi)物質(zhì)如K+、細胞質(zhì)、DNA、RNA等泄漏，胞內(nèi)蛋白變性絮凝，阻礙微生物的各項生化反應(yīng)，干擾微生物生長和維持生命所需物質(zhì)的產(chǎn)生過程；最后，菌體死亡。此類材料這種接觸式電荷殺菌只會與表面負電荷的致病微生物之間發(fā)生強的靜電相互作用，不會對表面電中性的哺乳動物細胞造成損傷，這種較強選擇性降低了其對哺乳動物細胞的毒性（圖4c）（Ganewatta and Tang，2015）。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著人們對健康、衛(wèi)生問題的關(guān)注度越來越高，有機陽離子型抗菌材料已開始應(yīng)用在不同領(lǐng)域，主要有抗菌纖維紡織品領(lǐng)域、日用化工產(chǎn)品領(lǐng)域、生物醫(yī)藥領(lǐng)域，部分水處理領(lǐng)域也開始使用有機陽離子型抗菌材料（Li et al，2019；Zhang et al，2019；Liu et al，2020a）。

3.1 纖維紡織品領(lǐng)域

紡織制品在適宜的溫濕度下易滋生細菌，在過去20 a里，抗菌纖維紡織制品的市場需求急增，為抗菌材料與紡織品的結(jié)合提供了廣闊的應(yīng)用前景。抗菌織物主要是將抗菌材料與紡織制品通過在線處理法或后處理法結(jié)合。目前應(yīng)用較多的是在線處理法，即通過化學(xué)結(jié)合的方式對纖維紡織品化學(xué)分子結(jié)構(gòu)進行改性，或利用物理方法將抗菌材料添加到纖維內(nèi)部，此方法所得抗菌纖維紡織制品抗菌效果持久，耐洗性較好。后處理法是在纖維紡織品的印染/整理過程中采用涂層、噴涂、浸漬、浸軋等工藝，將抗菌材料固定在纖維紡織品表面，賦予其抗菌功能。常規(guī)后處理有四種原理：（1）將抗菌材料吸附在纖維紡織品表面；（2）讓抗菌材料的特殊官能團與紡織品表面官能團發(fā)生反應(yīng)或接枝；（3）在生產(chǎn)過程中的整理劑、柔軟劑等中添加抗菌材料；（4）利用環(huán)氧樹脂再通過熱固化反應(yīng)將抗菌材料固定于纖維紡織品表面（丁帥，2010；陸運濤等，2010；夏海民等，2010）。

目前有機陽離子型的電荷殺菌材料已作為一種效果顯著、耐久性佳的新型抗菌材料廣泛應(yīng)用在棉紡織領(lǐng)域（Feng et al，2016；Zhang et al，2017），其制成的手術(shù)服、手術(shù)帽、口罩、衛(wèi)生包覆材料、醫(yī)用繃帶和醫(yī)院床品，可極大降低醫(yī)院的細菌濃度，制成的服裝不僅可以讓使用者預(yù)防疾病傳染，還可以使衣物不受發(fā)霉等困擾。用抗菌紡織品制成的內(nèi)衣褲、鞋襪及尿布，可防止衣物產(chǎn)生異味，防止襪子上的腳癬菌繁殖，防止嬰兒因接觸尿布而產(chǎn)生紅斑或過敏。日本富士紡織推出了添加殼聚糖衍生物的CHITOPOLY纖維，與棉混紡后用于嬰兒貼身內(nèi)衣。天然提取的殼聚糖及其衍生物在抗菌織物應(yīng)用最為廣泛，其生物安全性高，織物多次洗滌仍具有優(yōu)異的耐久性（Onda et al，1996；王亞等，2018；鄭云龍等，2020）。如Gadkari et al（2020）將聚陰離子聚苯乙烯磺酸鹽和聚陽離子載銀殼聚糖納米粒子通過靜電層層自組裝技術(shù)在棉織物上形成自組裝涂層以賦予棉織物優(yōu)異的抗菌性能（圖5a）。

3.2 日用化工產(chǎn)品領(lǐng)域

抗菌制品越來越多的走進日用化工產(chǎn)品領(lǐng)域。生活中常用的塑料制品，如廚房用具、衛(wèi)生間用品、垃圾箱、食品包裝材料等，在合適的溫濕度下容易滋生細菌繁殖，因此對此類材料進行抗菌功能化是極其必要的。2003年，日本的抗菌塑料應(yīng)用廣泛；20世紀(jì)90年代初，我國中科院化學(xué)研究所、清華大學(xué)等研究機構(gòu)也開始了對抗菌塑料的研究。在居住環(huán)境中使用抗菌功能涂料，可以抵抗感染殺滅細菌，在人口密集，平均抵抗力較低的學(xué)校、醫(yī)院等場所十分有意義?？咕苛弦话闶侵苯訉⒖咕牧吓c涂料基體進行共混，在不影響涂料本身物理化學(xué)性能的情況下再賦予抗菌功能。目前性能最好的是聚陽離子型抗菌材料，其抗菌性好、長效、低毒、安全。生活中的日用品、食品包裝材料很多也已經(jīng)實現(xiàn)了抗菌功能化。

美國ARP（Allied Resinous Products）公司研制的有機系抗菌劑Bacti clean可以在277℃的加工溫度下與大部分塑料進行共混，其可將塑料上黏附的細菌在一定時間內(nèi)殺死或抑制其繁殖，從而減少人和物的細菌交叉感染。殼聚糖基（曾安蓉等，2020）、聚胍基（李杰等，2012）、聚季鏻鹽（段婷婷等，2012）抗菌塑料也已廣泛應(yīng)用。Liu et al（2020b）為了解決窗戶涂料在自清潔的同時還能控制室溫的需求，研發(fā)了一種季銨鹽雙功能抗菌/熱致變色涂料（圖5b）。Min et al（2020）以季銨鹽改性殼聚糖和聚乙烯醇為原料，采用簡便環(huán)保的水溶液澆鑄法制備了一種透明、生物可降解、防霧、抗菌的多功能食品包裝復(fù)合材料（圖5c）。簡單的季銨化改性賦予涂層優(yōu)良的抗菌功能，在日常的食品包裝、果蔬包裝中具有廣闊的應(yīng)用前景（Belkhir et al，2017）。此外，有機陽離子抗菌材料在牙科洗滌材料或漱口水中也有應(yīng)用（Antonucci et al，2012）。

圖5 有機陽離子型電荷殺菌材料的應(yīng)用Fig.5 Application of organic cationic charge sterilizing materials

3.3 生物醫(yī)藥領(lǐng)域

微生物感染已成為人類健康的一大殺手，尤其在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，所有醫(yī)療器械的表面都很容易為致病菌等微生物的生長提供合適條件和環(huán)境。因此針對生物醫(yī)藥領(lǐng)域的材料，如醫(yī)療器械、骨齒科植入材料、傷口敷料等材料的抗菌功能就顯得尤為重要。目前，生物醫(yī)藥領(lǐng)域中絕大多數(shù)抗菌材料均是在原有表面進行接枝引入抗菌官能團從而賦予其抗菌功能。

Winkel et al（2015）在鈦合金表面修飾季鏻鹽能大大減少病原菌的附著，減少生物膜的形成，且對人類正常細胞（人體牙齦纖維細胞和人體表皮纖維細胞）幾乎無副作用；有機陽離子修飾鎂合金（Pei et al，2019）、鈦合金和Ti6Al4V合金（Battocchio et al，2019）等體內(nèi)植入材料具有一定血液相容性和抗菌活性，增加了醫(yī)療器械的使用壽命，目前已應(yīng)用在心血管和骨科領(lǐng)域。傷口敷料是生物醫(yī)藥領(lǐng)域使用最廣泛的傷口治療和包扎用品。多項報道顯示：殼聚糖基抗菌凝膠有良好的抗菌性能，可以抑制傷口周圍細菌的繁殖，促進傷口愈合，且具有優(yōu)異的生物相容性。該材料可用于皮膚愈合的創(chuàng)面敷料或繃帶，這種敷料不僅具有抗菌作用，還能在傷口界面保持潮濕的環(huán)境，起到冷敷和緩解疼痛的作用（Vasile et al，2014；Amato et al，2018；Vijayakumar et al，2020）。此外，還有季銨鹽基的交聯(lián)共混醫(yī)藥包裝薄膜（Pour et al，2015）、殼聚糖細胞生長支架材料（圖5d）（Wu et al，2021）、殼聚糖季銨鹽改性樹脂義齒材料（Antonucci et al，2012；Song et al，2016）等。

4 總結(jié)與展望

在全球面臨新冠疫情的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)下，在我國政府大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的社會背景下，抗菌材料及抗菌產(chǎn)業(yè)將在世界傳染病防治、環(huán)境污染防治、生物醫(yī)藥、大健康產(chǎn)業(yè)等多個領(lǐng)域大有作為。有機陽離子型電荷殺菌材料具有優(yōu)異的抗菌性能，能夠為人們的生命健康和生產(chǎn)安全提供強有力的保障。本文通過綜述有機陽離子型電荷殺菌材料的本質(zhì)特性，充分闡述了該類材料的具體類型、結(jié)構(gòu)特征、化學(xué)性質(zhì)、殺菌效果、抗菌機理及應(yīng)用研究現(xiàn)狀。

盡管目前已取得不錯進展，但有機陽離子型電荷殺菌材料的開發(fā)和應(yīng)用還存在諸多難點，亟需深化拓展。理想型的抗菌材料應(yīng)具備抗菌效率高、見效快、不產(chǎn)生耐藥性、穩(wěn)定性優(yōu)、安全無毒生物相容性好、制備工藝簡單、加工性好、使用便捷等特點。預(yù)計未來對有機陽離子型抗菌材料的研究主要集中在以下幾個方向：（1）深入系統(tǒng)研究材料的抗菌作用機理。材料與微生物作用時對微生物具體生命結(jié)構(gòu)的損傷和破壞，特別是有關(guān)阻止生物膜的形成及其相關(guān)機制。除了關(guān)注材料的正面效應(yīng)外，還應(yīng)進行全面的毒性研究，對材料的毒理學(xué)研究應(yīng)包括應(yīng)用基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等相關(guān)生物學(xué)技術(shù)，結(jié)合相關(guān)儀器平臺，實時監(jiān)測材料對機體各器官、組織、細胞及生物大分子的相互作用及損害機理，對作用機理的理解有助于指導(dǎo)設(shè)計和研發(fā)更加有效的抗菌材料。（2）開發(fā)復(fù)合型/智能型抗菌材料?，F(xiàn)有研究中已出現(xiàn)了無機-無機、無機-有機、有機-有機復(fù)合抗菌材料，復(fù)合材料在使用過程中發(fā)揮著“1 +1＞2”的協(xié)同作用，未來應(yīng)更多關(guān)注多種物質(zhì)復(fù)合材料，從各個方面提升材料的綜合性能。同時還應(yīng)開發(fā)相關(guān)智能殺菌材料，如可以殺死細菌和釋放死菌尸體的可切換響應(yīng)智能材料，賦予多重功能，拓寬其應(yīng)用范圍。（3）應(yīng)加強研制特異性較強的抗菌材料。其應(yīng)針對某類致病菌有極強的殺滅能力，但對有益微生物無影響，便于在特定的環(huán)境中使用。（4）設(shè)計研發(fā)合成工序簡單、成本低廉、功能多樣化、綠色環(huán)保的抗菌材料。合成工序、生產(chǎn)成本、功能及環(huán)保性等因素將直接決定材料的市場化應(yīng)用前景，應(yīng)該從這些方面著手，促進產(chǎn)學(xué)研一體化，讓最新的科學(xué)成果更快地走入人們的生活。