摘要：細(xì)菌、真菌等病原微生物常常引發(fā)機體組織發(fā)生病變，嚴(yán)重威脅著人類的身心健康。
醫(yī)用抗菌材料通過阻隔病原微生物，將其抑制或殺滅，從而有效降低機體得病的風(fēng)險，醫(yī)用抗菌材料和制品的開發(fā)受到越來越多的關(guān)注。從醫(yī)用抗菌材料的種類、抗菌機理及各種抗菌材料研究進展及應(yīng)用等方面進行了綜述，并對醫(yī)用抗菌材料領(lǐng)域未來發(fā)展方向作了預(yù)測。
關(guān)鍵詞：抗菌材料；醫(yī)用；抗黏附；
殺菌細(xì)菌、真菌等病原微生物常常引發(fā)機體組織發(fā)生病變，嚴(yán)重威脅著人類的身心健康。據(jù)世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）1998 年統(tǒng)計數(shù)字表明，1995 年全世界死亡人口為5200 萬，其中因細(xì)菌感染造成的死亡人口約占33％，如今這一比例還在進一步提高。因此，醫(yī)用抗菌材料和制品的開發(fā)受到越來越多的關(guān)注。
醫(yī)用抗菌材料通過阻隔病原微生物、將其抑制或殺滅，從而有效降低機體得病的風(fēng)險。
良好的醫(yī)用抗菌材料需具備以下特征：
1）材料對致病微生物具有明顯的抗菌抑菌效果，能在較長的時間內(nèi)保持抗菌性能；
2）膜型抗菌材料具有優(yōu)良物理性質(zhì)，在人體組織中有一定的強度和柔韌性；
3）材料具有良好的生物相容性，對生命體無毒無害，對環(huán)境友好；
4）材料自身清潔環(huán)保，應(yīng)用方便，具有一定自降解能力。隨著人類生活質(zhì)量的提高，醫(yī)用抗菌材料的研究得到了迅猛發(fā)展。本文從醫(yī)用抗菌材料的種類、抗菌機理及制備等方面進行綜述。
1 醫(yī)用抗菌材料的種類及抗菌機理研究醫(yī)用抗菌材料按照抗菌機理的不同，大體可分為抗黏附材料和殺菌材料2 類。
1.1 醫(yī)用抗黏附材料及抗菌機理細(xì)菌、真菌等微生物侵入生物組織機體，首先必須黏附于生物組織表面，與生物組織細(xì)胞膜表面糖蛋白產(chǎn)生定向結(jié)合；進一步作用于組織細(xì)胞膜，破壞細(xì)胞保護系統(tǒng)，使其內(nèi)部物質(zhì)因失去保護而流失，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。醫(yī)用抗黏附材料通過在機體組織表面或者醫(yī)用材料表面吸附一層無毒無害、具有生物相容性的薄膜，在保持小分子物質(zhì)通透性條件下，將病源微生物與人體組織細(xì)胞物理性隔離，從而達(dá)到抗菌抑菌效果。
醫(yī)用抗黏附材料主要包括生物相容性高分子水凝膠類和金屬陶瓷化改性材料等。高分子水凝膠是一種經(jīng)適度交聯(lián)而具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材料。高分子水凝膠材料以其主鏈或側(cè)鏈上帶有大量的親水基團和具有適當(dāng)?shù)慕宦?lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而具有較好的吸附水性質(zhì)。具有一定致密性和通透性的高分子水凝膠材料涂覆于組織機體表面，可有效地在保持水、無機鹽、氨基酸、低級糖類和脂類等營養(yǎng)物質(zhì)通透能力的情況下，阻隔細(xì)菌、真菌等對組織細(xì)胞的黏附，從而達(dá)到抗菌效果。無機金屬陶瓷材料通過改變基材原有的親水性和表面能，使水分子接觸角增大，提高表面疏水性，由此顯著降低細(xì)菌、真菌附著性和吸水率，從而不易黏附細(xì)菌，達(dá)到表面抗菌效果。
1.2 醫(yī)用殺菌材料及殺菌機理醫(yī)用殺菌材料分無機和有機殺菌材料兩類。因涉及到人體組織安全性、無毒副作用性和生物相容性等問題，無機殺菌材料種類較為有限。近年來研究較多的主要為納米銀殺菌材料，納米銀原子排列表面為介于固體和分子之間的“介態(tài)”，可破壞細(xì)菌和病毒的細(xì)胞壁及基因組成，使病菌失活；獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了銀具有較高的催化能力，高氧化態(tài)銀的還原勢極高，足以使周圍空間產(chǎn)生原子氧，原子氧具有強氧化性，可以徹底滅菌。納米銀是一種具有長效性的殺菌材料，得到越來越廣泛的應(yīng)用。
醫(yī)用有機殺菌材料種類繁多，按照來源可分為天然有機殺菌材料和合成有機殺菌材料，通過直接殺滅病源微生物以達(dá)到抗菌抑菌效果。自然界中具有殺菌抑菌性能的有機物，主要是人們在生產(chǎn)生活實踐中發(fā)現(xiàn)的具有對細(xì)菌產(chǎn)生特異性抑制作用的生命體次級代謝產(chǎn)物，多數(shù)由真菌和細(xì)菌代謝生成，如殼聚糖、溶菌酶以及大蒜素等。其中殼聚糖是目前研究開發(fā)最為活躍的天然抗菌劑，殼聚糖作為抗菌材料具有良好的生物相容性，在酸性環(huán)境中表現(xiàn)出良好的抑菌殺菌性能，其優(yōu)異的組裝特性使得各類殼聚糖基復(fù)合材料成為近年來的研究熱點。
抗生素類是科學(xué)研究最多、生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的殺菌劑?？股胤譃樘烊黄泛腿斯ず铣善?，前者由微生物產(chǎn)生，后者是對天然抗生素進行結(jié)構(gòu)改造獲得的部分合成產(chǎn)品。不同的抗生素對病菌的作用機理不盡相同，可通過干擾細(xì)菌的細(xì)胞壁的合成，使細(xì)菌的細(xì)胞膜發(fā)生損傷，細(xì)菌因內(nèi)部物質(zhì)流失而死亡。將抗生素共價鍵合到無機基體或高分子基體上，可制備復(fù)合的殺菌抑菌材料。目前，抗生素類抗菌材料在人體無機組織，特別是骨組織中已得到一定程度的運用，殺菌抑菌效果良好。
季銨鹽類是研究較多的一類合成有機殺菌材料，從1915 年Jacobs 合成第1 代季銨鹽類消毒劑開始就已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活各個方面，季銨鹽類的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了六七代，在世界范圍內(nèi)都具有悠久的研發(fā)和應(yīng)用歷史。但是，隨著季銨鹽類殺菌材料在很多領(lǐng)域的過量使用，使得許多細(xì)菌、真菌等產(chǎn)生了耐藥性，其抗菌效果明顯減弱。近年來新出現(xiàn)的季磷鹽抗菌劑有效地彌補了這個問題。季磷鹽抗菌劑比季銨鹽的抗菌性能高出2個數(shù)量級，在較寬的條件下對各種微生物具有很好的殺菌效果。相對于季銨鹽在偏堿性環(huán)境下才能達(dá)到效果，季磷鹽在從酸性到堿性一個很寬的尺度內(nèi)均可發(fā)揮較為明顯抗菌抑菌作用，逐漸成為了抗菌材料領(lǐng)域的熱點。
高分子類殺菌劑是通過將帶有殺菌活性官能團的單體聚合，或是通過在高分子基體上接枝具有殺菌性能的小分子而獲得的，抗菌機理同小分子殺菌劑相近。不過高分子殺菌劑又有其復(fù)雜性，高分子殺菌劑相對分子質(zhì)量及其分布，在溶液或是涂層中的形態(tài)和高分子交聯(lián)度均會對殺菌性能產(chǎn)生較大影響?；谏锵嗳莞叻肿踊w的季銨鹽類抗菌材料研究，以其材料具有長期抗菌抑菌緩釋特性和良好的生物相容性為目標(biāo)，近年來取得了較大的進展。
2 醫(yī)用抗菌材料的制備及研究進展抗菌材料大體分為抗菌涂層和復(fù)合本體抗菌材料。按照涂層的制備和性質(zhì)，抗菌涂層又分為緩慢釋放的可降解材料，基于共價鍵、靜電力或氫鍵固定于本體上接觸式抗菌材料。
研究較多的抗黏附材料主要是親水性分子，制備方法以接枝為主；緩慢釋放殺菌劑的涂層一般是制備一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過包覆、化學(xué)鍵結(jié)合的方法，隨著涂層的降解而釋放殺菌劑，主要是各類抗生素和納米銀等，這種抗菌材料具有快速和高效的特點，但一般不具有長效性；在本體表面或者能與基材良好結(jié)合的涂層上采用接枝的化學(xué)方法制備接觸式的抗菌涂層，這種涂層具有長效性，比如季銨鹽和季磷酸鹽類。
2.1 醫(yī)用抗黏附材料的制備及研究進展水凝膠是一種含有大量溶劑的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子，具有以下特點：
1）材料含水率高；
2）具有橡膠般的黏彈性；
3）無毒無害，良好的生物相容性。根據(jù)組成的高分子來源不同，可分為天然高分子水凝膠和合成高分子水凝膠。合成高分子水凝膠與天然高分子水凝膠相比，具有更為優(yōu)良的力學(xué)性能。目前研究較多的是合成聚合物水凝膠，如丙烯酸和丙烯酰胺及其衍生物的均聚物或共聚物，聚乙烯基吡咯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚環(huán)氧化物[13]。抗黏附水凝膠材料主要有以下制備方法：
1）輻射引發(fā)聚合法；
2）溶液共混干燥法；
3）元素濺射合成法。
楊占山等采用凍融循環(huán)處理和電子束輻射交聯(lián)接枝技術(shù)合成聚氧乙烯/聚乙烯醇（polyethylene oxide/polyvinyl alcohol，PEO/PVA)混合物水凝膠傷口敷料。將PEO/PVA 水凝膠敷料覆蓋于大鼠背部燒傷處，與醫(yī)用紗布敷料處理比較，傷口愈合時間明顯縮短，且更換效料容易，沒有引起機體任何急性毒性反應(yīng)或皮膚刺激與致敏反應(yīng)，生物相容性良好。王青華等采用物理共混方法，在天然生物高分子材料絲素溶液中加入少量具有良好生物相容性的親水高分子聚乙二醇400（polyethylene glycol 400，PEG400)，制備了絲素/ PEG 復(fù)合膜材料，對其力學(xué)性能、表面接觸角和水溶性進行了表征。結(jié)果表明，絲素/ PEG 復(fù)合膜材料力學(xué)性能優(yōu)良，與絲素/甘油、絲素/殼聚糖等體系相比具有更好的親水性。林志丹等在聚乙烯醇(PVA)與甲醛縮醛化反應(yīng)過程中加入殼聚糖/PVA 共混液，制備殼聚糖改性縮醛化PVA 水溶性干凝膠，研究了發(fā)泡劑、殼聚糖用量對海綿的孔隙形貌、吸水率、吸水速率、膨脹率及力學(xué)性能的影響，并以白兔損傷鼻腔作為實驗對象進行生物體組織止血效果和機體功能恢復(fù)的研究。結(jié)果表明，殼聚糖改性縮醛化PVA 水溶性凝膠具有相互連通的孔隙，大孔壁間還具有小孔，殼聚糖吸附在孔內(nèi)表面。白兔鼻腔術(shù)后觀察發(fā)現(xiàn)殼聚糖改性縮醛化PVA水溶性凝膠附著于生物機體表面，能抗細(xì)菌粘連，促進鼻黏膜愈合和功能恢復(fù)。
隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展，多種新型的制備方法應(yīng)用到抗菌材料的設(shè)計中。
則制備了多孔PVA 水凝膠，結(jié)果表明，通過改變在PVA 水凝膠中聚乙二醇辛基苯基醚（p-octyl polyethylene glycol phenyl ether，OP）的加入量，可以使多孔水凝膠表面孔徑尺寸和其他物理性質(zhì)產(chǎn)生相應(yīng)變化，為控制孔徑大小以調(diào)節(jié)水凝膠通透性和隔離細(xì)菌性給予了啟發(fā)。吳楠等等制備了磷酸膽堿修飾的Fe304 納米粒子，結(jié)果表明，經(jīng)過磷酸膽堿修飾后，納米粒子具有良好的分散性和生物相容性，可有效阻抗蛋白質(zhì)的非特異性吸附。將磷酸膽堿應(yīng)用到抗菌材料的制備中，通過制備磷酸膽堿共價鍵合的高分子基體，有望阻抗細(xì)菌的黏附，達(dá)到抗菌的目的。
林乃明等[16]采用多弧離子鍍技術(shù)在純鈦(TA2)表面制備TiN 涂層，分析TiN 涂層的顯微組織、成分分布和相結(jié)構(gòu)，對純鈦材料和TiN 涂層材料作細(xì)菌黏附實驗。結(jié)果顯示，TiN 涂層厚度為2 μm、表面硬度HK0.025 694，與純鈦基材相比，TiN 涂層能顯著地提高表面親水性，顯著降低細(xì)菌、真菌等微生物附著率，提高抗菌性能。
2.2 醫(yī)用殺菌材料的制備及研究進展
2.2.1 醫(yī)用無機殺菌材料納米銀的制備方法主要以溶液還原法為主，銀鹽溶液通過還原劑還原、輻射電離還原、電化學(xué)還原和超聲波離解還原等方式，還原銀離子而制備納米尺度銀粉。由于傳統(tǒng)納米銀在使用過程中還存在許多局限性，近年來針對性地出現(xiàn)了納米銀殺菌材料的制備和使用方法。
采用Ag+與活性銀的結(jié)合制備納米銀敷料，為燒燙傷創(chuàng)面持續(xù)提供一定濃度的動態(tài)活性銀的方法，以解決通常情況下Ag+易與血漿蛋白結(jié)合而導(dǎo)致殺菌能力下降的問題。結(jié)果表明， 納米銀對于燒傷病房常見的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcus aureus，MRSA)顯示了強大的清除細(xì)菌能力，并且與傳統(tǒng)磺胺嘧啶銀制劑相比，體外培養(yǎng)的菌群消失時間明顯縮短，殺菌效果更明顯。
2.2.2 醫(yī)用有機殺菌材料醫(yī)用有機殺菌材料的制備方法很多，根據(jù)其類型不同而有所區(qū)別。采用共價鍵合的方式將殺菌小分子裝載到材料中或者表面，是制備醫(yī)用殺菌材料的有效手段。王愛民等[21]采用聚甲基丙烯酸甲脂（poly(methyl methacrylate)，PMMA）作為萬古霉素的載體治療全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染，臨床結(jié)果顯示附著在PMMA 基體上的抗生素能在一段時間內(nèi)持續(xù)釋放并持續(xù)發(fā)揮抗菌作用，達(dá)到了緩釋抗生素的長效抗菌效果。尹承惠等采用水溶性羧甲基殼聚糖(carboxymethyl chitosan，CMC)作為緩釋載體，以環(huán)丙沙星(ciprofloxacin，CPX) 為模型藥物通過乳化交聯(lián)工藝制備CPX/CMC 微球，植入體內(nèi)的微球具有良好的藥物釋放行為，可起到防治局部組織感染的效果。吳遠(yuǎn)根等采用γ-氯丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)反應(yīng)，1-溴己烷和碘甲烷的N-烷基化修飾等步驟制備了以納米SiO2 為基體的季銨鹽類高分子季銨鹽化聚乙烯亞胺(quaternized polyethylenimines，QPEI)/SiO2 微粒，并對其和甲基化修飾后的產(chǎn)物進行了抗菌抑菌表征。結(jié)果表明，經(jīng)甲基化修飾后，QPEI/SiO2 微粒上季銨鹽化比率提升了251%，具有明顯抗菌抑菌效果。
殼聚糖作為抗菌材料具有良好的生物相容性和優(yōu)異的成膜性能，可通過在材料表面形成單層膜或者多層膜的方法制備具有抗菌性能的涂層材料。殷雪等采用對殼聚糖進行羧甲基化，制備易溶于水的羧甲基殼聚糖，并對其成膜性、抑菌性等進行研究。實驗得到了合成羧甲基化殼聚糖的反應(yīng)條件和成膜條件，對大腸桿菌的抗菌實驗表明該膜層具有較高的有殺菌性能。計劍等采用層-層組裝的方式將殼聚糖和抗凝血肝素復(fù)合，構(gòu)建了具有協(xié)同抗菌和抗凝血功能的超薄膜涂層材料。
以高分子作為基體的復(fù)合殺菌材料，一般由高分子在液相中通過聚合物的化學(xué)反應(yīng)接枝上具有殺菌性能的小分子而制備。劉新等在C2 保護機制下，利用2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(2,3-epoxypropyl) trimethylammonium chloride，ETA)反應(yīng)在殼聚糖上接枝季銨鹽基團，合成了水溶性O(shè)-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖（Ohydroxypropyltrimethyl ammonium chloridechitosan，O-HACC），并對其進行了抑菌抗菌表征。結(jié)果表明，O-HACC 對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最低抑菌濃度0.00625%和0.025%，相對殼聚糖抑菌抗菌性能有了明顯提升。
采用水楊醛、碘等對殼聚糖修飾合成水楊醛-羧甲基殼聚糖-碘絡(luò)合物，對其進行了抑菌抗菌性能的考察。結(jié)果表明，該絡(luò)合物具有較好水溶性，且其對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都具有較好的殺菌性能。
3 前景及展望近年來，醫(yī)用抗菌材料受到了廣泛關(guān)注并得到了迅猛發(fā)展，但依然存在著一些問題。醫(yī)用抗黏附抗菌材料使用時的可操作性有待進一步研究，醫(yī)用無機殺菌材料使用條件有諸多限制，而醫(yī)用有機材料易代謝、持久性差，大多數(shù)有機小分子抗菌劑，因其易受人體正常生命代謝的影響而流失，不適合單獨構(gòu)成抗菌材料。因此，具有高效廣譜抗菌性能的有機高分子成為研究的熱點。以高分子作為基體的復(fù)合抗菌材料由于整合了各類材料自身優(yōu)點，具有長期抗菌抑菌緩釋特性和良好的生物相容性，將是未來發(fā)展的重要方向。隨著人類生活水平的提高，醫(yī)用抗菌材料必將得到更廣泛的應(yīng)用，造福人類。
醫(yī)用抗菌材料通過阻隔病原微生物，將其抑制或殺滅，從而有效降低機體得病的風(fēng)險，醫(yī)用抗菌材料和制品的開發(fā)受到越來越多的關(guān)注。從醫(yī)用抗菌材料的種類、抗菌機理及各種抗菌材料研究進展及應(yīng)用等方面進行了綜述，并對醫(yī)用抗菌材料領(lǐng)域未來發(fā)展方向作了預(yù)測。
關(guān)鍵詞：抗菌材料；醫(yī)用；抗黏附；
殺菌細(xì)菌、真菌等病原微生物常常引發(fā)機體組織發(fā)生病變，嚴(yán)重威脅著人類的身心健康。據(jù)世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）1998 年統(tǒng)計數(shù)字表明，1995 年全世界死亡人口為5200 萬，其中因細(xì)菌感染造成的死亡人口約占33％，如今這一比例還在進一步提高。因此，醫(yī)用抗菌材料和制品的開發(fā)受到越來越多的關(guān)注。
醫(yī)用抗菌材料通過阻隔病原微生物、將其抑制或殺滅，從而有效降低機體得病的風(fēng)險。
良好的醫(yī)用抗菌材料需具備以下特征：
1）材料對致病微生物具有明顯的抗菌抑菌效果，能在較長的時間內(nèi)保持抗菌性能；
2）膜型抗菌材料具有優(yōu)良物理性質(zhì)，在人體組織中有一定的強度和柔韌性；
3）材料具有良好的生物相容性，對生命體無毒無害，對環(huán)境友好；
4）材料自身清潔環(huán)保，應(yīng)用方便，具有一定自降解能力。隨著人類生活質(zhì)量的提高，醫(yī)用抗菌材料的研究得到了迅猛發(fā)展。本文從醫(yī)用抗菌材料的種類、抗菌機理及制備等方面進行綜述。
1 醫(yī)用抗菌材料的種類及抗菌機理研究醫(yī)用抗菌材料按照抗菌機理的不同，大體可分為抗黏附材料和殺菌材料2 類。
1.1 醫(yī)用抗黏附材料及抗菌機理細(xì)菌、真菌等微生物侵入生物組織機體，首先必須黏附于生物組織表面，與生物組織細(xì)胞膜表面糖蛋白產(chǎn)生定向結(jié)合；進一步作用于組織細(xì)胞膜，破壞細(xì)胞保護系統(tǒng)，使其內(nèi)部物質(zhì)因失去保護而流失，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。醫(yī)用抗黏附材料通過在機體組織表面或者醫(yī)用材料表面吸附一層無毒無害、具有生物相容性的薄膜，在保持小分子物質(zhì)通透性條件下，將病源微生物與人體組織細(xì)胞物理性隔離，從而達(dá)到抗菌抑菌效果。
醫(yī)用抗黏附材料主要包括生物相容性高分子水凝膠類和金屬陶瓷化改性材料等。高分子水凝膠是一種經(jīng)適度交聯(lián)而具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材料。高分子水凝膠材料以其主鏈或側(cè)鏈上帶有大量的親水基團和具有適當(dāng)?shù)慕宦?lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而具有較好的吸附水性質(zhì)。具有一定致密性和通透性的高分子水凝膠材料涂覆于組織機體表面，可有效地在保持水、無機鹽、氨基酸、低級糖類和脂類等營養(yǎng)物質(zhì)通透能力的情況下，阻隔細(xì)菌、真菌等對組織細(xì)胞的黏附，從而達(dá)到抗菌效果。無機金屬陶瓷材料通過改變基材原有的親水性和表面能，使水分子接觸角增大，提高表面疏水性，由此顯著降低細(xì)菌、真菌附著性和吸水率，從而不易黏附細(xì)菌，達(dá)到表面抗菌效果。
1.2 醫(yī)用殺菌材料及殺菌機理醫(yī)用殺菌材料分無機和有機殺菌材料兩類。因涉及到人體組織安全性、無毒副作用性和生物相容性等問題，無機殺菌材料種類較為有限。近年來研究較多的主要為納米銀殺菌材料，納米銀原子排列表面為介于固體和分子之間的“介態(tài)”，可破壞細(xì)菌和病毒的細(xì)胞壁及基因組成，使病菌失活；獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了銀具有較高的催化能力，高氧化態(tài)銀的還原勢極高，足以使周圍空間產(chǎn)生原子氧，原子氧具有強氧化性，可以徹底滅菌。納米銀是一種具有長效性的殺菌材料，得到越來越廣泛的應(yīng)用。
醫(yī)用有機殺菌材料種類繁多，按照來源可分為天然有機殺菌材料和合成有機殺菌材料，通過直接殺滅病源微生物以達(dá)到抗菌抑菌效果。自然界中具有殺菌抑菌性能的有機物，主要是人們在生產(chǎn)生活實踐中發(fā)現(xiàn)的具有對細(xì)菌產(chǎn)生特異性抑制作用的生命體次級代謝產(chǎn)物，多數(shù)由真菌和細(xì)菌代謝生成，如殼聚糖、溶菌酶以及大蒜素等。其中殼聚糖是目前研究開發(fā)最為活躍的天然抗菌劑，殼聚糖作為抗菌材料具有良好的生物相容性，在酸性環(huán)境中表現(xiàn)出良好的抑菌殺菌性能，其優(yōu)異的組裝特性使得各類殼聚糖基復(fù)合材料成為近年來的研究熱點。
抗生素類是科學(xué)研究最多、生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的殺菌劑?？股胤譃樘烊黄泛腿斯ず铣善?，前者由微生物產(chǎn)生，后者是對天然抗生素進行結(jié)構(gòu)改造獲得的部分合成產(chǎn)品。不同的抗生素對病菌的作用機理不盡相同，可通過干擾細(xì)菌的細(xì)胞壁的合成，使細(xì)菌的細(xì)胞膜發(fā)生損傷，細(xì)菌因內(nèi)部物質(zhì)流失而死亡。將抗生素共價鍵合到無機基體或高分子基體上，可制備復(fù)合的殺菌抑菌材料。目前，抗生素類抗菌材料在人體無機組織，特別是骨組織中已得到一定程度的運用，殺菌抑菌效果良好。
季銨鹽類是研究較多的一類合成有機殺菌材料，從1915 年Jacobs 合成第1 代季銨鹽類消毒劑開始就已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活各個方面，季銨鹽類的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了六七代，在世界范圍內(nèi)都具有悠久的研發(fā)和應(yīng)用歷史。但是，隨著季銨鹽類殺菌材料在很多領(lǐng)域的過量使用，使得許多細(xì)菌、真菌等產(chǎn)生了耐藥性，其抗菌效果明顯減弱。近年來新出現(xiàn)的季磷鹽抗菌劑有效地彌補了這個問題。季磷鹽抗菌劑比季銨鹽的抗菌性能高出2個數(shù)量級，在較寬的條件下對各種微生物具有很好的殺菌效果。相對于季銨鹽在偏堿性環(huán)境下才能達(dá)到效果，季磷鹽在從酸性到堿性一個很寬的尺度內(nèi)均可發(fā)揮較為明顯抗菌抑菌作用，逐漸成為了抗菌材料領(lǐng)域的熱點。
高分子類殺菌劑是通過將帶有殺菌活性官能團的單體聚合，或是通過在高分子基體上接枝具有殺菌性能的小分子而獲得的，抗菌機理同小分子殺菌劑相近。不過高分子殺菌劑又有其復(fù)雜性，高分子殺菌劑相對分子質(zhì)量及其分布，在溶液或是涂層中的形態(tài)和高分子交聯(lián)度均會對殺菌性能產(chǎn)生較大影響?；谏锵嗳莞叻肿踊w的季銨鹽類抗菌材料研究，以其材料具有長期抗菌抑菌緩釋特性和良好的生物相容性為目標(biāo)，近年來取得了較大的進展。
2 醫(yī)用抗菌材料的制備及研究進展抗菌材料大體分為抗菌涂層和復(fù)合本體抗菌材料。按照涂層的制備和性質(zhì)，抗菌涂層又分為緩慢釋放的可降解材料，基于共價鍵、靜電力或氫鍵固定于本體上接觸式抗菌材料。
研究較多的抗黏附材料主要是親水性分子，制備方法以接枝為主；緩慢釋放殺菌劑的涂層一般是制備一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過包覆、化學(xué)鍵結(jié)合的方法，隨著涂層的降解而釋放殺菌劑，主要是各類抗生素和納米銀等，這種抗菌材料具有快速和高效的特點，但一般不具有長效性；在本體表面或者能與基材良好結(jié)合的涂層上采用接枝的化學(xué)方法制備接觸式的抗菌涂層，這種涂層具有長效性，比如季銨鹽和季磷酸鹽類。
2.1 醫(yī)用抗黏附材料的制備及研究進展水凝膠是一種含有大量溶劑的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子，具有以下特點：
1）材料含水率高；
2）具有橡膠般的黏彈性；
3）無毒無害，良好的生物相容性。根據(jù)組成的高分子來源不同，可分為天然高分子水凝膠和合成高分子水凝膠。合成高分子水凝膠與天然高分子水凝膠相比，具有更為優(yōu)良的力學(xué)性能。目前研究較多的是合成聚合物水凝膠，如丙烯酸和丙烯酰胺及其衍生物的均聚物或共聚物，聚乙烯基吡咯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚環(huán)氧化物[13]。抗黏附水凝膠材料主要有以下制備方法：
1）輻射引發(fā)聚合法；
2）溶液共混干燥法；
3）元素濺射合成法。
楊占山等采用凍融循環(huán)處理和電子束輻射交聯(lián)接枝技術(shù)合成聚氧乙烯/聚乙烯醇（polyethylene oxide/polyvinyl alcohol，PEO/PVA)混合物水凝膠傷口敷料。將PEO/PVA 水凝膠敷料覆蓋于大鼠背部燒傷處，與醫(yī)用紗布敷料處理比較，傷口愈合時間明顯縮短，且更換效料容易，沒有引起機體任何急性毒性反應(yīng)或皮膚刺激與致敏反應(yīng)，生物相容性良好。王青華等采用物理共混方法，在天然生物高分子材料絲素溶液中加入少量具有良好生物相容性的親水高分子聚乙二醇400（polyethylene glycol 400，PEG400)，制備了絲素/ PEG 復(fù)合膜材料，對其力學(xué)性能、表面接觸角和水溶性進行了表征。結(jié)果表明，絲素/ PEG 復(fù)合膜材料力學(xué)性能優(yōu)良，與絲素/甘油、絲素/殼聚糖等體系相比具有更好的親水性。林志丹等在聚乙烯醇(PVA)與甲醛縮醛化反應(yīng)過程中加入殼聚糖/PVA 共混液，制備殼聚糖改性縮醛化PVA 水溶性干凝膠，研究了發(fā)泡劑、殼聚糖用量對海綿的孔隙形貌、吸水率、吸水速率、膨脹率及力學(xué)性能的影響，并以白兔損傷鼻腔作為實驗對象進行生物體組織止血效果和機體功能恢復(fù)的研究。結(jié)果表明，殼聚糖改性縮醛化PVA 水溶性凝膠具有相互連通的孔隙，大孔壁間還具有小孔，殼聚糖吸附在孔內(nèi)表面。白兔鼻腔術(shù)后觀察發(fā)現(xiàn)殼聚糖改性縮醛化PVA水溶性凝膠附著于生物機體表面，能抗細(xì)菌粘連，促進鼻黏膜愈合和功能恢復(fù)。
隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展，多種新型的制備方法應(yīng)用到抗菌材料的設(shè)計中。
則制備了多孔PVA 水凝膠，結(jié)果表明，通過改變在PVA 水凝膠中聚乙二醇辛基苯基醚（p-octyl polyethylene glycol phenyl ether，OP）的加入量，可以使多孔水凝膠表面孔徑尺寸和其他物理性質(zhì)產(chǎn)生相應(yīng)變化，為控制孔徑大小以調(diào)節(jié)水凝膠通透性和隔離細(xì)菌性給予了啟發(fā)。吳楠等等制備了磷酸膽堿修飾的Fe304 納米粒子，結(jié)果表明，經(jīng)過磷酸膽堿修飾后，納米粒子具有良好的分散性和生物相容性，可有效阻抗蛋白質(zhì)的非特異性吸附。將磷酸膽堿應(yīng)用到抗菌材料的制備中，通過制備磷酸膽堿共價鍵合的高分子基體，有望阻抗細(xì)菌的黏附，達(dá)到抗菌的目的。
林乃明等[16]采用多弧離子鍍技術(shù)在純鈦(TA2)表面制備TiN 涂層，分析TiN 涂層的顯微組織、成分分布和相結(jié)構(gòu)，對純鈦材料和TiN 涂層材料作細(xì)菌黏附實驗。結(jié)果顯示，TiN 涂層厚度為2 μm、表面硬度HK0.025 694，與純鈦基材相比，TiN 涂層能顯著地提高表面親水性，顯著降低細(xì)菌、真菌等微生物附著率，提高抗菌性能。
2.2 醫(yī)用殺菌材料的制備及研究進展
2.2.1 醫(yī)用無機殺菌材料納米銀的制備方法主要以溶液還原法為主，銀鹽溶液通過還原劑還原、輻射電離還原、電化學(xué)還原和超聲波離解還原等方式，還原銀離子而制備納米尺度銀粉。由于傳統(tǒng)納米銀在使用過程中還存在許多局限性，近年來針對性地出現(xiàn)了納米銀殺菌材料的制備和使用方法。
采用Ag+與活性銀的結(jié)合制備納米銀敷料，為燒燙傷創(chuàng)面持續(xù)提供一定濃度的動態(tài)活性銀的方法，以解決通常情況下Ag+易與血漿蛋白結(jié)合而導(dǎo)致殺菌能力下降的問題。結(jié)果表明， 納米銀對于燒傷病房常見的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcus aureus，MRSA)顯示了強大的清除細(xì)菌能力，并且與傳統(tǒng)磺胺嘧啶銀制劑相比，體外培養(yǎng)的菌群消失時間明顯縮短，殺菌效果更明顯。
2.2.2 醫(yī)用有機殺菌材料醫(yī)用有機殺菌材料的制備方法很多，根據(jù)其類型不同而有所區(qū)別。采用共價鍵合的方式將殺菌小分子裝載到材料中或者表面，是制備醫(yī)用殺菌材料的有效手段。王愛民等[21]采用聚甲基丙烯酸甲脂（poly(methyl methacrylate)，PMMA）作為萬古霉素的載體治療全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染，臨床結(jié)果顯示附著在PMMA 基體上的抗生素能在一段時間內(nèi)持續(xù)釋放并持續(xù)發(fā)揮抗菌作用，達(dá)到了緩釋抗生素的長效抗菌效果。尹承惠等采用水溶性羧甲基殼聚糖(carboxymethyl chitosan，CMC)作為緩釋載體，以環(huán)丙沙星(ciprofloxacin，CPX) 為模型藥物通過乳化交聯(lián)工藝制備CPX/CMC 微球，植入體內(nèi)的微球具有良好的藥物釋放行為，可起到防治局部組織感染的效果。吳遠(yuǎn)根等采用γ-氯丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)反應(yīng)，1-溴己烷和碘甲烷的N-烷基化修飾等步驟制備了以納米SiO2 為基體的季銨鹽類高分子季銨鹽化聚乙烯亞胺(quaternized polyethylenimines，QPEI)/SiO2 微粒，并對其和甲基化修飾后的產(chǎn)物進行了抗菌抑菌表征。結(jié)果表明，經(jīng)甲基化修飾后，QPEI/SiO2 微粒上季銨鹽化比率提升了251%，具有明顯抗菌抑菌效果。
殼聚糖作為抗菌材料具有良好的生物相容性和優(yōu)異的成膜性能，可通過在材料表面形成單層膜或者多層膜的方法制備具有抗菌性能的涂層材料。殷雪等采用對殼聚糖進行羧甲基化，制備易溶于水的羧甲基殼聚糖，并對其成膜性、抑菌性等進行研究。實驗得到了合成羧甲基化殼聚糖的反應(yīng)條件和成膜條件，對大腸桿菌的抗菌實驗表明該膜層具有較高的有殺菌性能。計劍等采用層-層組裝的方式將殼聚糖和抗凝血肝素復(fù)合，構(gòu)建了具有協(xié)同抗菌和抗凝血功能的超薄膜涂層材料。
以高分子作為基體的復(fù)合殺菌材料，一般由高分子在液相中通過聚合物的化學(xué)反應(yīng)接枝上具有殺菌性能的小分子而制備。劉新等在C2 保護機制下，利用2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(2,3-epoxypropyl) trimethylammonium chloride，ETA)反應(yīng)在殼聚糖上接枝季銨鹽基團，合成了水溶性O(shè)-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖（Ohydroxypropyltrimethyl ammonium chloridechitosan，O-HACC），并對其進行了抑菌抗菌表征。結(jié)果表明，O-HACC 對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最低抑菌濃度0.00625%和0.025%，相對殼聚糖抑菌抗菌性能有了明顯提升。
采用水楊醛、碘等對殼聚糖修飾合成水楊醛-羧甲基殼聚糖-碘絡(luò)合物，對其進行了抑菌抗菌性能的考察。結(jié)果表明，該絡(luò)合物具有較好水溶性，且其對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都具有較好的殺菌性能。
3 前景及展望近年來，醫(yī)用抗菌材料受到了廣泛關(guān)注并得到了迅猛發(fā)展，但依然存在著一些問題。醫(yī)用抗黏附抗菌材料使用時的可操作性有待進一步研究，醫(yī)用無機殺菌材料使用條件有諸多限制，而醫(yī)用有機材料易代謝、持久性差，大多數(shù)有機小分子抗菌劑，因其易受人體正常生命代謝的影響而流失，不適合單獨構(gòu)成抗菌材料。因此，具有高效廣譜抗菌性能的有機高分子成為研究的熱點。以高分子作為基體的復(fù)合抗菌材料由于整合了各類材料自身優(yōu)點，具有長期抗菌抑菌緩釋特性和良好的生物相容性，將是未來發(fā)展的重要方向。隨著人類生活水平的提高，醫(yī)用抗菌材料必將得到更廣泛的應(yīng)用，造福人類。