抗菌铜掺杂棉纺织品（Cu@textile）通过分子级铜配位策略高效抑制呼吸道病原体以预防医院感染

本文报道了一种通过将棉纺织品浸泡在Cu(II)饱和NaOH溶液中制备铜掺杂抗菌棉织物（Cu@textile）的分子级策略。该方法利用铜离子与纤维素羟基形成稳定Cu-O配位键，实现铜的均匀整合与化学键合。Cu@textile对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）和结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）等呼吸道病原体表现出>99%的灭菌效率，其抗菌机制源于铜诱导活性氧（ROS）生成和细菌膜破坏。该技术无需复杂设备或纳米颗粒合成，具有高耐久性和生物相容性，为临床纺织品抗菌提供了创新解决方案。

　　

引言

医院获得性感染（HAIs）是全球医疗系统面临的重大挑战，其中呼吸道病原体通过临床纺织品（如床单、医用 drapes 和患者服装）传播是主要感染途径之一。当前抗菌纺织品策略存在耐久性差和抗菌效果弱的局限。针对这一问题，本研究提出了一种分子级别的铜掺杂策略，通过简单浸泡法实现棉纺织品的功能化改性。

材料与方法

实验采用氢氧化钠（NaOH）、铜丝和棉纺织品为主要材料。将棉纺织品浸泡在Cu(II)饱和的10 wt% NaOH溶液中，直至织物呈现均匀蓝色（约需2天），随后用双蒸水（ddH₂O）反复冲洗并室温干燥。通过热重分析（TGA）测定铜含量，扫描电子显微镜（SEM）和能量 dispersive 光谱（EDS）观察表面形貌与元素分布，X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析化学状态。抗菌实验针对铜绿假单胞菌（ATCC 27853）、鲍曼不动杆菌（ATCC 19606）和结核分枝杆菌H37Ra（ATCC 25177）展开，通过菌落形成单位（CFU）计数评估灭菌效果。活性氧（ROS）生成使用DCFH-DA荧光法检测，细菌形态变化通过SEM观察。

结果与讨论

3.1 Cu@textile的表征

TGA分析显示，浸泡2天后铜含量达到稳定值13.5 wt%。SEM图像表明铜均匀分布在纤维表面，未改变纺织品微观结构。EDS mapping显示铜元素与碳、氧分布一致，批间相对标准偏差<3%。XRD谱图证实纤维素晶体结构未发生变化，XPS在933.9 eV（Cu 2p^3/2）和943.7 eV（卫星峰）处特征峰表明Cu(II)与氧形成配位键（Cu-O）。洗涤实验（ISO 6330–2012）后纺织品颜色和结构保持稳定，拉伸强度从32.88 MPa提升至34.30 MPa，氨气扩散实验证明其透气性良好。

3.2 抗菌活性

CCK-8法显示Cu@textile对人胚胎肾293（HEK-293）细胞无显著毒性。ROS检测表明，Cu@textile处理30分钟后ROS生成量达到对照组的1400倍，而添加谷胱甘肽（GSH）后抗菌作用完全逆转。SEM图像显示铜绿假单胞菌细胞膜严重收缩和破裂。抗菌实验表明，Cu@textile对结核分枝杆菌灭菌率>99%，对铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌达到100%杀灭。

结论

本研究开发的Cu@textile通过分子级铜配位实现了抗菌成分的稳定整合，其诱导ROS生成的机制有效破坏了多种呼吸道病原体的细胞结构。该材料制备简便、耐久性强且生物相容性良好，为医院环境中细菌传播的控制提供了有效策略。