综述：抗菌生物材料的研究进展

（编辑推荐）本综述系统探讨了抗菌材料的设计原理与性能优化策略，深入剖析了细菌粘附（adhesion）、生物膜（biofilm）形成机制，以及被动抗粘附表面与主动杀菌（sterilization）材料的协同作用，为开发新一代高效安全的抗菌材料提供了重要理论指导。

　　

ABSTRACT

细菌感染和生物膜相关并发症因抗生素滥用和多药耐药菌（MDR）株的出现而加剧，成为全球健康重大挑战。研究首先解析了细菌粘附（adhesion）与生物膜（biofilm）形成的动态过程：细菌通过表面鞭毛（flagella）和菌毛（pili）锚定基质后，分泌胞外聚合物（EPS）构建三维保护性网络。这一过程涉及群体感应（QS）信号传导和代谢重编程，为抗菌干预提供了关键靶点。

抗菌材料设计双轨机制

被动抗粘附表面通过物理化学修饰实现：①超疏水表面（接触角>150°）减少细菌附着；②两性离子聚合物模拟细胞膜抗污特性；③纳米拓扑结构（如仿鲨鱼皮纹理）机械破坏细菌膜。主动杀菌材料则通过释放银离子（Ag⁺）、活性氧（ROS）或光热转化（PTT）直接灭活病原体，其中石墨烯量子点（GQDs）在近红外光（NIR）下展现双重杀菌/抗生物膜效能。

协同创新与智能响应

多机制协同材料如pH响应型水凝胶，在感染微酸环境（pH 6.5-7.0）下同时释放抗生素（如万古霉素）和分解生物膜的酶（DNase）。温度敏感聚合物（LCST 38°C）可在局部感染发热时触发杀菌肽释放。这些智能系统显著降低了传统抗生素的全身毒性。

生物医学应用前景

在骨科植入物涂层中，掺锶（Sr²⁺）羟基磷灰石（HA）既能抑制金黄色葡萄球菌（S. aureus）生长，又可促进成骨细胞分化。心血管支架搭载的一氧化氮（NO）缓释层实现了抗凝血与抗菌功能的统一，动物模型显示其可将感染率降低87%。

Conflicts of Interest

作者声明无利益冲突。研究为开发兼具高效杀菌与生物相容性的下一代抗菌材料提供了明确方向，特别是在耐药菌感染和慢性伤口管理领域具有转化潜力。