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#抗菌材料# #医用# 抗菌型医用材料的浅述
细菌、真菌等病原型微生物会造成人体组织发生病理性变化，并且威胁着人类的身心健康。另外，对于一些病毒，也会经过血液，呼吸道，气溶胶形式在人与人，人与物之间传播，例如让人闻风丧胆的新型冠状病毒，到目前为止，已经使全世界超过200个国家和地区，300万人感染，夺去了20多万人的宝贵生命，并且仍然在继续蔓延。医用抗菌材料通过阻隔病原微生物和病毒，将其抑制或杀灭，从而有效降低机体得病的风险，医用抗菌材料和制品的开发受到越来越多的关注。从医用抗菌材料的种类、抗菌机理及各种抗菌材料研究进展及应用等方面进行了综述，并对医用抗菌材料领域未来发展方向作了预测。
医用抗菌材料需具备以下特征：
1) 材料对致病微生物具有明显的抗菌抑菌效果，能在较长的时间内保持抗菌性能；
2) 膜型抗菌材料具有优良物理性质，在人体组织中有一定的强度和柔韧性；
3) 材料具有良好的生物相容性，对生命体无毒无害，对环境友好；
4) 材料自身清洁环保，应用方便，最好具有一定自降解能力。随着人类生活质量的提高，医用抗菌材料的研究得到了迅
医用抗菌材料按照抗菌机理的不同，大体可分为抗黏附材料和杀菌材料2类。
1.1医用抗黏附材料及抗菌机理
细菌、真菌等微生物侵入生物组织机体，首先必须黏附于生物组织表面，与生物组织细胞膜表面糖蛋白产生定向结合；进一步作用于组织细胞膜，破坏细胞保护系统，使其内部物质因失去保护而流失，导致细胞死亡。医用抗黏附材料通过在机体组织表面或者医用材料表面吸附一层无毒无害、具有生物相容性的薄膜，在保持小分子物质通透性条件下，将病源微生物与人体组织细胞物理性隔离，从而达到抗菌抑菌效果。
医用抗黏附材料主要包括生物相容性高分子水凝胶类和金属陶瓷化改性材料等。高分子水凝胶是一种经适度交联而具有三维网络结构的新型功能高分子材料[1]。高分子水凝胶材料以其主链或侧链上带有大量的亲水基团和具有适当的交联网络结构，从而具有较好的吸附水性质。具有一定致密性和通透性的高分子水凝胶材料涂覆于组织机体表面，可有效地在保持水、无机盐、氨基酸、低级糖类和脂类等营养物质通透能力的情况下，阻隔细菌、真菌等对组织细胞的黏附，从而达到抗菌效果。无机金属陶瓷材料通过改变基材原有的亲水性和表面能，使水分子接触角增大，提高表面疏水性，由此显著降低细菌、真菌附着性和吸水率，从而不易黏附细菌，达到表面抗菌效果。
1.2医用杀菌材料及杀菌机理
医用杀菌材料分无机和有机杀菌材料两类。因涉及到人体组织安全性、无毒副作用性和生物相容性等问题，无机杀菌材料种类较为有限。近年来研究较多的主要为纳米银杀菌材料，纳米银原子排列表面为介于固体和分子之间的“介态”[2-3]，可破坏细菌和病毒的细胞壁及基因组成，使病菌失活；独特的化学结构决定了银具有较高的催化能力，高氧化态银的还原势极高，足以使周围空间产生原子氧，原子氧具有强氧化性，可以彻底灭菌。纳米银是一种具有长效性的杀菌材料，得到越来越广泛的应用。
医用有机杀菌材料种类繁多，按照来源可分为天然有机杀菌材料和合成有机杀菌材料，通过直接杀灭病源微生物以达到抗菌抑菌效果。自然界中具有杀菌抑菌性能的有机物，主要是人们在生产生活实践中发现的具有对细菌产生特异性抑制作用的生命体次级代谢产物，多数由真菌和细菌代谢生成，如壳聚糖、溶菌酶以及大蒜素等。其中壳聚糖是目前研究开发最为活跃的天然抗菌剂，壳聚糖作为抗菌材料具有良好的生物相容性，在酸性环境中表现出良好的抑菌杀菌性能，其优异的组装特性使得各类壳聚糖基复合材料成为近年来的研究热点。
抗生素类是科学研究最多、生产应用最广泛的杀菌剂。抗生素分为天然品和人工合成品，前者由微生物产生，后者是对天然抗生素进行结构改造获得的部分合成产品。不同的抗生素对病菌的作用机理不尽相同，可通过干扰细菌的细胞壁的合成，使细菌的细胞膜发生损伤，细菌因内部物质流失而死亡。将抗生素共价键合到无机基体或高分子基体上，可制备复合的杀菌抑菌材料。目前，抗生素类抗菌材料在人体无机组织，特别是骨组织中已得到一定程度的运用，杀菌抑菌效果良好。
季铵盐类是研究较多的一类合成有机杀菌材料，从1915年Jacobs合成第1代季铵盐类消毒剂开始就已广泛应用于生产生活各个方面，季铵盐类的发展已经经历了六七代，在世界范围内都具有悠久的研发和应用历史。但是，随着季铵盐类杀菌材料在很多领域的过量使用，使得许多细菌、真菌等产生了耐药性，其抗菌效果明显减弱。近年来新出现的季磷盐抗菌剂有效地弥补了这个问题。季磷盐抗菌剂[4]比季铵盐的抗菌性能高出2个数量级，在较宽的条件下对各种微生物具有很好的杀菌效果。相对于季铵盐在偏碱性环境下才能达到最佳效果，季磷盐在从酸性到碱性一个很宽的尺度内均可发挥较为明显抗菌抑菌作用，逐渐成为了抗菌材料领域的热点。
高分子类杀菌剂是通过将带有杀菌活性官能团的单体聚合，或是通过在高分子基体上接枝具有杀菌性能的小分子而获得的，抗菌机理同小分子杀菌剂相近。不过高分子杀菌剂又有其复杂性，高分子杀菌剂相对分子质量及其分布，在溶液或是涂层中的形态和高分子交联度[5]均会对杀菌性能产生较大影响。基于生物相容高分子基体的季铵盐类抗菌材料研究，以其材料具有长期抗菌抑菌缓释特性和良好的生物相容性为目标，近年来取得了较大的进展。
2.1医用抗黏附材料的制备及研究进展
水凝胶是一种含有大量溶剂的三维网状结构的高分子，具有以下特点：
1) 材料含水率高；2) 具有橡胶般的黏弹性；3) 无毒无害，良好的生物相容性。根据组成的高分子来源不同，可分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶。合成高分子水凝胶与天然高分子水凝胶相比，具有更为优良的力学性能。目前研究较多的是合成聚合物水凝胶，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、聚乙烯醇和聚环氧化物。抗黏附水凝胶材料主要有以下制备方法：1) 辐射引发聚合法；2) 溶液共混干燥法；3) 元素溅射合成法。
举例1：采用冻融循环处理和电子束辐射交联接枝技术合成聚氧乙烯/聚乙烯醇(polyethylene oxide/polyvinyl alcohol, PEO/PVA)混合物水凝胶伤口敷料。将PEO/PVA水凝胶敷料覆盖于大鼠背部烧伤处，与医用纱布敷料处理比较，伤口愈合时间明显缩短，且更换效料容易，没有引起机体任何急性毒性反应或皮肤刺激与致敏反应，生物相容性良好。
举例2：采用物理共混方法，在天然生物高分子材料丝素溶液中加入少量具有良好生物相容性的亲水高分子聚乙二醇400(polyethylene glycol 400, PEG400)，制备了丝素/ PEG 复合膜材料，对其力学性能、表面接触角和水溶性进行了表征。结果表明，丝素/ PEG复合膜材料力学性能优良，与丝素/甘油、丝素/壳聚糖等体系相比具有更好的亲水性。
举例3：在聚乙烯醇(PVA)与甲醛缩醛化反应过程中加入壳聚糖/PVA共混液，制备壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性干凝胶，研究了发泡剂、壳聚糖用量对海绵的孔隙形貌、吸水率、吸水速率、膨胀率及力学性能的影响，并以白兔损伤鼻腔作为实验对象进行生物体组织止血效果和机体功能恢复的研究。结果表明，壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性凝胶具有相互连通的孔隙，大孔壁间还具有小孔，壳聚糖吸附在孔内表面。白兔鼻腔术后观察发现壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性凝胶附着于生物机体表面，能抗细菌粘连，促进鼻黏膜愈合和功能恢复。
3前景及展望
近年来，医用抗菌材料受到了广泛关注并得到了迅猛发展，但依然存在着一些问题。医用抗黏附抗菌材料使用时的可操作性有待进一步研究，医用无机杀菌材料使用条件有诸多限制，而医用有机材料易代谢、持久性差，大多数有机小分子抗菌剂，因其易受人体正常生命代谢的影响而流失，不适合单独构成抗菌材料。因此，具有高效广谱抗菌性能的有机高分子成为研究的热点。以高分子作为基体的复合抗菌材料由于整合了各类材料自身优点，具有长期抗菌抑菌缓释特性和良好的生物相容性，将是未来发展的重要方向。随着人类生活水平的提高，医用抗菌材料必将得到更广泛的应用，造福人类。
咨询热线：19906739580~丁工（微信同号）
细菌、真菌等病原型微生物会造成人体组织发生病理性变化，并且威胁着人类的身心健康。另外，对于一些病毒，也会经过血液，呼吸道，气溶胶形式在人与人，人与物之间传播，例如让人闻风丧胆的新型冠状病毒，到目前为止，已经使全世界超过200个国家和地区，300万人感染，夺去了20多万人的宝贵生命，并且仍然在继续蔓延。医用抗菌材料通过阻隔病原微生物和病毒，将其抑制或杀灭，从而有效降低机体得病的风险，医用抗菌材料和制品的开发受到越来越多的关注。从医用抗菌材料的种类、抗菌机理及各种抗菌材料研究进展及应用等方面进行了综述，并对医用抗菌材料领域未来发展方向作了预测。
医用抗菌材料需具备以下特征：
1) 材料对致病微生物具有明显的抗菌抑菌效果，能在较长的时间内保持抗菌性能；
2) 膜型抗菌材料具有优良物理性质，在人体组织中有一定的强度和柔韧性；
3) 材料具有良好的生物相容性，对生命体无毒无害，对环境友好；
4) 材料自身清洁环保，应用方便，最好具有一定自降解能力。随着人类生活质量的提高，医用抗菌材料的研究得到了迅
医用抗菌材料按照抗菌机理的不同，大体可分为抗黏附材料和杀菌材料2类。
1.1医用抗黏附材料及抗菌机理
细菌、真菌等微生物侵入生物组织机体，首先必须黏附于生物组织表面，与生物组织细胞膜表面糖蛋白产生定向结合；进一步作用于组织细胞膜，破坏细胞保护系统，使其内部物质因失去保护而流失，导致细胞死亡。医用抗黏附材料通过在机体组织表面或者医用材料表面吸附一层无毒无害、具有生物相容性的薄膜，在保持小分子物质通透性条件下，将病源微生物与人体组织细胞物理性隔离，从而达到抗菌抑菌效果。
医用抗黏附材料主要包括生物相容性高分子水凝胶类和金属陶瓷化改性材料等。高分子水凝胶是一种经适度交联而具有三维网络结构的新型功能高分子材料[1]。高分子水凝胶材料以其主链或侧链上带有大量的亲水基团和具有适当的交联网络结构，从而具有较好的吸附水性质。具有一定致密性和通透性的高分子水凝胶材料涂覆于组织机体表面，可有效地在保持水、无机盐、氨基酸、低级糖类和脂类等营养物质通透能力的情况下，阻隔细菌、真菌等对组织细胞的黏附，从而达到抗菌效果。无机金属陶瓷材料通过改变基材原有的亲水性和表面能，使水分子接触角增大，提高表面疏水性，由此显著降低细菌、真菌附着性和吸水率，从而不易黏附细菌，达到表面抗菌效果。
1.2医用杀菌材料及杀菌机理
医用杀菌材料分无机和有机杀菌材料两类。因涉及到人体组织安全性、无毒副作用性和生物相容性等问题，无机杀菌材料种类较为有限。近年来研究较多的主要为纳米银杀菌材料，纳米银原子排列表面为介于固体和分子之间的“介态”[2-3]，可破坏细菌和病毒的细胞壁及基因组成，使病菌失活；独特的化学结构决定了银具有较高的催化能力，高氧化态银的还原势极高，足以使周围空间产生原子氧，原子氧具有强氧化性，可以彻底灭菌。纳米银是一种具有长效性的杀菌材料，得到越来越广泛的应用。
医用有机杀菌材料种类繁多，按照来源可分为天然有机杀菌材料和合成有机杀菌材料，通过直接杀灭病源微生物以达到抗菌抑菌效果。自然界中具有杀菌抑菌性能的有机物，主要是人们在生产生活实践中发现的具有对细菌产生特异性抑制作用的生命体次级代谢产物，多数由真菌和细菌代谢生成，如壳聚糖、溶菌酶以及大蒜素等。其中壳聚糖是目前研究开发最为活跃的天然抗菌剂，壳聚糖作为抗菌材料具有良好的生物相容性，在酸性环境中表现出良好的抑菌杀菌性能，其优异的组装特性使得各类壳聚糖基复合材料成为近年来的研究热点。
抗生素类是科学研究最多、生产应用最广泛的杀菌剂。抗生素分为天然品和人工合成品，前者由微生物产生，后者是对天然抗生素进行结构改造获得的部分合成产品。不同的抗生素对病菌的作用机理不尽相同，可通过干扰细菌的细胞壁的合成，使细菌的细胞膜发生损伤，细菌因内部物质流失而死亡。将抗生素共价键合到无机基体或高分子基体上，可制备复合的杀菌抑菌材料。目前，抗生素类抗菌材料在人体无机组织，特别是骨组织中已得到一定程度的运用，杀菌抑菌效果良好。
季铵盐类是研究较多的一类合成有机杀菌材料，从1915年Jacobs合成第1代季铵盐类消毒剂开始就已广泛应用于生产生活各个方面，季铵盐类的发展已经经历了六七代，在世界范围内都具有悠久的研发和应用历史。但是，随着季铵盐类杀菌材料在很多领域的过量使用，使得许多细菌、真菌等产生了耐药性，其抗菌效果明显减弱。近年来新出现的季磷盐抗菌剂有效地弥补了这个问题。季磷盐抗菌剂[4]比季铵盐的抗菌性能高出2个数量级，在较宽的条件下对各种微生物具有很好的杀菌效果。相对于季铵盐在偏碱性环境下才能达到最佳效果，季磷盐在从酸性到碱性一个很宽的尺度内均可发挥较为明显抗菌抑菌作用，逐渐成为了抗菌材料领域的热点。
高分子类杀菌剂是通过将带有杀菌活性官能团的单体聚合，或是通过在高分子基体上接枝具有杀菌性能的小分子而获得的，抗菌机理同小分子杀菌剂相近。不过高分子杀菌剂又有其复杂性，高分子杀菌剂相对分子质量及其分布，在溶液或是涂层中的形态和高分子交联度[5]均会对杀菌性能产生较大影响。基于生物相容高分子基体的季铵盐类抗菌材料研究，以其材料具有长期抗菌抑菌缓释特性和良好的生物相容性为目标，近年来取得了较大的进展。
2.1医用抗黏附材料的制备及研究进展
水凝胶是一种含有大量溶剂的三维网状结构的高分子，具有以下特点：
1) 材料含水率高；2) 具有橡胶般的黏弹性；3) 无毒无害，良好的生物相容性。根据组成的高分子来源不同，可分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶。合成高分子水凝胶与天然高分子水凝胶相比，具有更为优良的力学性能。目前研究较多的是合成聚合物水凝胶，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、聚乙烯醇和聚环氧化物。抗黏附水凝胶材料主要有以下制备方法：1) 辐射引发聚合法；2) 溶液共混干燥法；3) 元素溅射合成法。
举例1：采用冻融循环处理和电子束辐射交联接枝技术合成聚氧乙烯/聚乙烯醇(polyethylene oxide/polyvinyl alcohol, PEO/PVA)混合物水凝胶伤口敷料。将PEO/PVA水凝胶敷料覆盖于大鼠背部烧伤处，与医用纱布敷料处理比较，伤口愈合时间明显缩短，且更换效料容易，没有引起机体任何急性毒性反应或皮肤刺激与致敏反应，生物相容性良好。
举例2：采用物理共混方法，在天然生物高分子材料丝素溶液中加入少量具有良好生物相容性的亲水高分子聚乙二醇400(polyethylene glycol 400, PEG400)，制备了丝素/ PEG 复合膜材料，对其力学性能、表面接触角和水溶性进行了表征。结果表明，丝素/ PEG复合膜材料力学性能优良，与丝素/甘油、丝素/壳聚糖等体系相比具有更好的亲水性。
举例3：在聚乙烯醇(PVA)与甲醛缩醛化反应过程中加入壳聚糖/PVA共混液，制备壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性干凝胶，研究了发泡剂、壳聚糖用量对海绵的孔隙形貌、吸水率、吸水速率、膨胀率及力学性能的影响，并以白兔损伤鼻腔作为实验对象进行生物体组织止血效果和机体功能恢复的研究。结果表明，壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性凝胶具有相互连通的孔隙，大孔壁间还具有小孔，壳聚糖吸附在孔内表面。白兔鼻腔术后观察发现壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性凝胶附着于生物机体表面，能抗细菌粘连，促进鼻黏膜愈合和功能恢复。
3前景及展望
近年来，医用抗菌材料受到了广泛关注并得到了迅猛发展，但依然存在着一些问题。医用抗黏附抗菌材料使用时的可操作性有待进一步研究，医用无机杀菌材料使用条件有诸多限制，而医用有机材料易代谢、持久性差，大多数有机小分子抗菌剂，因其易受人体正常生命代谢的影响而流失，不适合单独构成抗菌材料。因此，具有高效广谱抗菌性能的有机高分子成为研究的热点。以高分子作为基体的复合抗菌材料由于整合了各类材料自身优点，具有长期抗菌抑菌缓释特性和良好的生物相容性，将是未来发展的重要方向。随着人类生活水平的提高，医用抗菌材料必将得到更广泛的应用，造福人类。
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#医用材料# #抗菌# 抗菌型医用材料的浅述
细菌、真菌等病原型微生物会造成人体组织发生病理性变化，并且威胁着人类的身心健康。另外，对于一些病毒，也会经过血液，呼吸道，气溶胶形式在人与人，人与物之间传播，例如让人闻风丧胆的新型冠状病毒，到目前为止，已经使全世界超过200个国家和地区，300万人感染，夺去了20多万人的宝贵生命，并且仍然在继续蔓延。医用抗菌材料通过阻隔病原微生物和病毒，将其抑制或杀灭，从而有效降低机体得病的风险，医用抗菌材料和制品的开发受到越来越多的关注。从医用抗菌材料的种类、抗菌机理及各种抗菌材料研究进展及应用等方面进行了综述，并对医用抗菌材料领域未来发展方向作了预测。
医用抗菌材料需具备以下特征：
1) 材料对致病微生物具有明显的抗菌抑菌效果，能在较长的时间内保持抗菌性能；
2) 膜型抗菌材料具有优良物理性质，在人体组织中有一定的强度和柔韧性；
3) 材料具有良好的生物相容性，对生命体无毒无害，对环境友好；
4) 材料自身清洁环保，应用方便，最好具有一定自降解能力。随着人类生活质量的提高，医用抗菌材料的研究得到了迅
医用抗菌材料按照抗菌机理的不同，大体可分为抗黏附材料和杀菌材料2类。
1.1医用抗黏附材料及抗菌机理
细菌、真菌等微生物侵入生物组织机体，首先必须黏附于生物组织表面，与生物组织细胞膜表面糖蛋白产生定向结合；进一步作用于组织细胞膜，破坏细胞保护系统，使其内部物质因失去保护而流失，导致细胞死亡。医用抗黏附材料通过在机体组织表面或者医用材料表面吸附一层无毒无害、具有生物相容性的薄膜，在保持小分子物质通透性条件下，将病源微生物与人体组织细胞物理性隔离，从而达到抗菌抑菌效果。
医用抗黏附材料主要包括生物相容性高分子水凝胶类和金属陶瓷化改性材料等。高分子水凝胶是一种经适度交联而具有三维网络结构的新型功能高分子材料[1]。高分子水凝胶材料以其主链或侧链上带有大量的亲水基团和具有适当的交联网络结构，从而具有较好的吸附水性质。具有一定致密性和通透性的高分子水凝胶材料涂覆于组织机体表面，可有效地在保持水、无机盐、氨基酸、低级糖类和脂类等营养物质通透能力的情况下，阻隔细菌、真菌等对组织细胞的黏附，从而达到抗菌效果。无机金属陶瓷材料通过改变基材原有的亲水性和表面能，使水分子接触角增大，提高表面疏水性，由此显著降低细菌、真菌附着性和吸水率，从而不易黏附细菌，达到表面抗菌效果。
1.2医用杀菌材料及杀菌机理
医用杀菌材料分无机和有机杀菌材料两类。因涉及到人体组织安全性、无毒副作用性和生物相容性等问题，无机杀菌材料种类较为有限。近年来研究较多的主要为纳米银杀菌材料，纳米银原子排列表面为介于固体和分子之间的“介态”[2-3]，可破坏细菌和病毒的细胞壁及基因组成，使病菌失活；独特的化学结构决定了银具有较高的催化能力，高氧化态银的还原势极高，足以使周围空间产生原子氧，原子氧具有强氧化性，可以彻底灭菌。纳米银是一种具有长效性的杀菌材料，得到越来越广泛的应用。
医用有机杀菌材料种类繁多，按照来源可分为天然有机杀菌材料和合成有机杀菌材料，通过直接杀灭病源微生物以达到抗菌抑菌效果。自然界中具有杀菌抑菌性能的有机物，主要是人们在生产生活实践中发现的具有对细菌产生特异性抑制作用的生命体次级代谢产物，多数由真菌和细菌代谢生成，如壳聚糖、溶菌酶以及大蒜素等。其中壳聚糖是目前研究开发最为活跃的天然抗菌剂，壳聚糖作为抗菌材料具有良好的生物相容性，在酸性环境中表现出良好的抑菌杀菌性能，其优异的组装特性使得各类壳聚糖基复合材料成为近年来的研究热点。
抗生素类是科学研究最多、生产应用最广泛的杀菌剂。抗生素分为天然品和人工合成品，前者由微生物产生，后者是对天然抗生素进行结构改造获得的部分合成产品。不同的抗生素对病菌的作用机理不尽相同，可通过干扰细菌的细胞壁的合成，使细菌的细胞膜发生损伤，细菌因内部物质流失而死亡。将抗生素共价键合到无机基体或高分子基体上，可制备复合的杀菌抑菌材料。目前，抗生素类抗菌材料在人体无机组织，特别是骨组织中已得到一定程度的运用，杀菌抑菌效果良好。
季铵盐类是研究较多的一类合成有机杀菌材料，从1915年Jacobs合成第1代季铵盐类消毒剂开始就已广泛应用于生产生活各个方面，季铵盐类的发展已经经历了六七代，在世界范围内都具有悠久的研发和应用历史。但是，随着季铵盐类杀菌材料在很多领域的过量使用，使得许多细菌、真菌等产生了耐药性，其抗菌效果明显减弱。近年来新出现的季磷盐抗菌剂有效地弥补了这个问题。季磷盐抗菌剂[4]比季铵盐的抗菌性能高出2个数量级，在较宽的条件下对各种微生物具有很好的杀菌效果。相对于季铵盐在偏碱性环境下才能达到最佳效果，季磷盐在从酸性到碱性一个很宽的尺度内均可发挥较为明显抗菌抑菌作用，逐渐成为了抗菌材料领域的热点。
高分子类杀菌剂是通过将带有杀菌活性官能团的单体聚合，或是通过在高分子基体上接枝具有杀菌性能的小分子而获得的，抗菌机理同小分子杀菌剂相近。不过高分子杀菌剂又有其复杂性，高分子杀菌剂相对分子质量及其分布，在溶液或是涂层中的形态和高分子交联度[5]均会对杀菌性能产生较大影响。基于生物相容高分子基体的季铵盐类抗菌材料研究，以其材料具有长期抗菌抑菌缓释特性和良好的生物相容性为目标，近年来取得了较大的进展。
2.1医用抗黏附材料的制备及研究进展
水凝胶是一种含有大量溶剂的三维网状结构的高分子，具有以下特点：
1) 材料含水率高；2) 具有橡胶般的黏弹性；3) 无毒无害，良好的生物相容性。根据组成的高分子来源不同，可分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶。合成高分子水凝胶与天然高分子水凝胶相比，具有更为优良的力学性能。目前研究较多的是合成聚合物水凝胶，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、聚乙烯醇和聚环氧化物。抗黏附水凝胶材料主要有以下制备方法：1) 辐射引发聚合法；2) 溶液共混干燥法；3) 元素溅射合成法。
举例1：采用冻融循环处理和电子束辐射交联接枝技术合成聚氧乙烯/聚乙烯醇(polyethylene oxide/polyvinyl alcohol, PEO/PVA)混合物水凝胶伤口敷料。将PEO/PVA水凝胶敷料覆盖于大鼠背部烧伤处，与医用纱布敷料处理比较，伤口愈合时间明显缩短，且更换效料容易，没有引起机体任何急性毒性反应或皮肤刺激与致敏反应，生物相容性良好。
举例2：采用物理共混方法，在天然生物高分子材料丝素溶液中加入少量具有良好生物相容性的亲水高分子聚乙二醇400(polyethylene glycol 400, PEG400)，制备了丝素/ PEG 复合膜材料，对其力学性能、表面接触角和水溶性进行了表征。结果表明，丝素/ PEG复合膜材料力学性能优良，与丝素/甘油、丝素/壳聚糖等体系相比具有更好的亲水性。
举例3：在聚乙烯醇(PVA)与甲醛缩醛化反应过程中加入壳聚糖/PVA共混液，制备壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性干凝胶，研究了发泡剂、壳聚糖用量对海绵的孔隙形貌、吸水率、吸水速率、膨胀率及力学性能的影响，并以白兔损伤鼻腔作为实验对象进行生物体组织止血效果和机体功能恢复的研究。结果表明，壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性凝胶具有相互连通的孔隙，大孔壁间还具有小孔，壳聚糖吸附在孔内表面。白兔鼻腔术后观察发现壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性凝胶附着于生物机体表面，能抗细菌粘连，促进鼻黏膜愈合和功能恢复。
3前景及展望
近年来，医用抗菌材料受到了广泛关注并得到了迅猛发展，但依然存在着一些问题。医用抗黏附抗菌材料使用时的可操作性有待进一步研究，医用无机杀菌材料使用条件有诸多限制，而医用有机材料易代谢、持久性差，大多数有机小分子抗菌剂，因其易受人体正常生命代谢的影响而流失，不适合单独构成抗菌材料。因此，具有高效广谱抗菌性能的有机高分子成为研究的热点。以高分子作为基体的复合抗菌材料由于整合了各类材料自身优点，具有长期抗菌抑菌缓释特性和良好的生物相容性，将是未来发展的重要方向。随着人类生活水平的提高，医用抗菌材料必将得到更广泛的应用，造福人类。
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细菌、真菌等病原型微生物会造成人体组织发生病理性变化，并且威胁着人类的身心健康。另外，对于一些病毒，也会经过血液，呼吸道，气溶胶形式在人与人，人与物之间传播，例如让人闻风丧胆的新型冠状病毒，到目前为止，已经使全世界超过200个国家和地区，300万人感染，夺去了20多万人的宝贵生命，并且仍然在继续蔓延。医用抗菌材料通过阻隔病原微生物和病毒，将其抑制或杀灭，从而有效降低机体得病的风险，医用抗菌材料和制品的开发受到越来越多的关注。从医用抗菌材料的种类、抗菌机理及各种抗菌材料研究进展及应用等方面进行了综述，并对医用抗菌材料领域未来发展方向作了预测。
医用抗菌材料需具备以下特征：
1) 材料对致病微生物具有明显的抗菌抑菌效果，能在较长的时间内保持抗菌性能；
2) 膜型抗菌材料具有优良物理性质，在人体组织中有一定的强度和柔韧性；
3) 材料具有良好的生物相容性，对生命体无毒无害，对环境友好；
4) 材料自身清洁环保，应用方便，最好具有一定自降解能力。随着人类生活质量的提高，医用抗菌材料的研究得到了迅
医用抗菌材料按照抗菌机理的不同，大体可分为抗黏附材料和杀菌材料2类。
1.1医用抗黏附材料及抗菌机理
细菌、真菌等微生物侵入生物组织机体，首先必须黏附于生物组织表面，与生物组织细胞膜表面糖蛋白产生定向结合；进一步作用于组织细胞膜，破坏细胞保护系统，使其内部物质因失去保护而流失，导致细胞死亡。医用抗黏附材料通过在机体组织表面或者医用材料表面吸附一层无毒无害、具有生物相容性的薄膜，在保持小分子物质通透性条件下，将病源微生物与人体组织细胞物理性隔离，从而达到抗菌抑菌效果。
医用抗黏附材料主要包括生物相容性高分子水凝胶类和金属陶瓷化改性材料等。高分子水凝胶是一种经适度交联而具有三维网络结构的新型功能高分子材料[1]。高分子水凝胶材料以其主链或侧链上带有大量的亲水基团和具有适当的交联网络结构，从而具有较好的吸附水性质。具有一定致密性和通透性的高分子水凝胶材料涂覆于组织机体表面，可有效地在保持水、无机盐、氨基酸、低级糖类和脂类等营养物质通透能力的情况下，阻隔细菌、真菌等对组织细胞的黏附，从而达到抗菌效果。无机金属陶瓷材料通过改变基材原有的亲水性和表面能，使水分子接触角增大，提高表面疏水性，由此显著降低细菌、真菌附着性和吸水率，从而不易黏附细菌，达到表面抗菌效果。
1.2医用杀菌材料及杀菌机理
医用杀菌材料分无机和有机杀菌材料两类。因涉及到人体组织安全性、无毒副作用性和生物相容性等问题，无机杀菌材料种类较为有限。近年来研究较多的主要为纳米银杀菌材料，纳米银原子排列表面为介于固体和分子之间的“介态”[2-3]，可破坏细菌和病毒的细胞壁及基因组成，使病菌失活；独特的化学结构决定了银具有较高的催化能力，高氧化态银的还原势极高，足以使周围空间产生原子氧，原子氧具有强氧化性，可以彻底灭菌。纳米银是一种具有长效性的杀菌材料，得到越来越广泛的应用。
医用有机杀菌材料种类繁多，按照来源可分为天然有机杀菌材料和合成有机杀菌材料，通过直接杀灭病源微生物以达到抗菌抑菌效果。自然界中具有杀菌抑菌性能的有机物，主要是人们在生产生活实践中发现的具有对细菌产生特异性抑制作用的生命体次级代谢产物，多数由真菌和细菌代谢生成，如壳聚糖、溶菌酶以及大蒜素等。其中壳聚糖是目前研究开发最为活跃的天然抗菌剂，壳聚糖作为抗菌材料具有良好的生物相容性，在酸性环境中表现出良好的抑菌杀菌性能，其优异的组装特性使得各类壳聚糖基复合材料成为近年来的研究热点。
抗生素类是科学研究最多、生产应用最广泛的杀菌剂。抗生素分为天然品和人工合成品，前者由微生物产生，后者是对天然抗生素进行结构改造获得的部分合成产品。不同的抗生素对病菌的作用机理不尽相同，可通过干扰细菌的细胞壁的合成，使细菌的细胞膜发生损伤，细菌因内部物质流失而死亡。将抗生素共价键合到无机基体或高分子基体上，可制备复合的杀菌抑菌材料。目前，抗生素类抗菌材料在人体无机组织，特别是骨组织中已得到一定程度的运用，杀菌抑菌效果良好。
季铵盐类是研究较多的一类合成有机杀菌材料，从1915年Jacobs合成第1代季铵盐类消毒剂开始就已广泛应用于生产生活各个方面，季铵盐类的发展已经经历了六七代，在世界范围内都具有悠久的研发和应用历史。但是，随着季铵盐类杀菌材料在很多领域的过量使用，使得许多细菌、真菌等产生了耐药性，其抗菌效果明显减弱。近年来新出现的季磷盐抗菌剂有效地弥补了这个问题。季磷盐抗菌剂[4]比季铵盐的抗菌性能高出2个数量级，在较宽的条件下对各种微生物具有很好的杀菌效果。相对于季铵盐在偏碱性环境下才能达到最佳效果，季磷盐在从酸性到碱性一个很宽的尺度内均可发挥较为明显抗菌抑菌作用，逐渐成为了抗菌材料领域的热点。
高分子类杀菌剂是通过将带有杀菌活性官能团的单体聚合，或是通过在高分子基体上接枝具有杀菌性能的小分子而获得的，抗菌机理同小分子杀菌剂相近。不过高分子杀菌剂又有其复杂性，高分子杀菌剂相对分子质量及其分布，在溶液或是涂层中的形态和高分子交联度[5]均会对杀菌性能产生较大影响。基于生物相容高分子基体的季铵盐类抗菌材料研究，以其材料具有长期抗菌抑菌缓释特性和良好的生物相容性为目标，近年来取得了较大的进展。
2.1医用抗黏附材料的制备及研究进展
水凝胶是一种含有大量溶剂的三维网状结构的高分子，具有以下特点：
1) 材料含水率高；2) 具有橡胶般的黏弹性；3) 无毒无害，良好的生物相容性。根据组成的高分子来源不同，可分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶。合成高分子水凝胶与天然高分子水凝胶相比，具有更为优良的力学性能。目前研究较多的是合成聚合物水凝胶，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、聚乙烯醇和聚环氧化物。抗黏附水凝胶材料主要有以下制备方法：1) 辐射引发聚合法；2) 溶液共混干燥法；3) 元素溅射合成法。
举例1：采用冻融循环处理和电子束辐射交联接枝技术合成聚氧乙烯/聚乙烯醇(polyethylene oxide/polyvinyl alcohol, PEO/PVA)混合物水凝胶伤口敷料。将PEO/PVA水凝胶敷料覆盖于大鼠背部烧伤处，与医用纱布敷料处理比较，伤口愈合时间明显缩短，且更换效料容易，没有引起机体任何急性毒性反应或皮肤刺激与致敏反应，生物相容性良好。
举例2：采用物理共混方法，在天然生物高分子材料丝素溶液中加入少量具有良好生物相容性的亲水高分子聚乙二醇400(polyethylene glycol 400, PEG400)，制备了丝素/ PEG 复合膜材料，对其力学性能、表面接触角和水溶性进行了表征。结果表明，丝素/ PEG复合膜材料力学性能优良，与丝素/甘油、丝素/壳聚糖等体系相比具有更好的亲水性。
举例3：在聚乙烯醇(PVA)与甲醛缩醛化反应过程中加入壳聚糖/PVA共混液，制备壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性干凝胶，研究了发泡剂、壳聚糖用量对海绵的孔隙形貌、吸水率、吸水速率、膨胀率及力学性能的影响，并以白兔损伤鼻腔作为实验对象进行生物体组织止血效果和机体功能恢复的研究。结果表明，壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性凝胶具有相互连通的孔隙，大孔壁间还具有小孔，壳聚糖吸附在孔内表面。白兔鼻腔术后观察发现壳聚糖改性缩醛化PVA水溶性凝胶附着于生物机体表面，能抗细菌粘连，促进鼻黏膜愈合和功能恢复。
3前景及展望
近年来，医用抗菌材料受到了广泛关注并得到了迅猛发展，但依然存在着一些问题。医用抗黏附抗菌材料使用时的可操作性有待进一步研究，医用无机杀菌材料使用条件有诸多限制，而医用有机材料易代谢、持久性差，大多数有机小分子抗菌剂，因其易受人体正常生命代谢的影响而流失，不适合单独构成抗菌材料。因此，具有高效广谱抗菌性能的有机高分子成为研究的热点。以高分子作为基体的复合抗菌材料由于整合了各类材料自身优点，具有长期抗菌抑菌缓释特性和良好的生物相容性，将是未来发展的重要方向。随着人类生活水平的提高，医用抗菌材料必将得到更广泛的应用，造福人类。
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