Page 21 - 《精细化工》2021年第5期

第 5 期 高党鸽，等：超疏水抗菌表面的研究进展 ·875·

医疗卫生应用领域进行了综述。 常采用介孔型活性炭、沸石、SiO 2 等无机物为载体，
将纳米 Ag 封装保护。封装的纳米 Ag 在基材表面沉
1 无机超疏水抗菌表面 积，形成高粗糙度的表面可以有效阻止水滴的铺展

+
和润湿，同时 Ag 缓慢释放、扩散到菌膜可强烈地结
无机超疏水抗菌表面是以无机材料为原料，通
合酶蛋白的巯基而使酶失活，起到高效杀菌的作用，
过喷涂或刻蚀等技术在基质表面构筑微/纳米级粗
如图 1 所示。其中，SH 为酶蛋白中的巯基；SAg 为
糙结构，同时结合无机材料的抗菌性实现超疏水抗
结合 Ag 的巯基。MISHRA 等 [17] 采用中空多孔碳球构
菌效果。常用的无机材料包括 Ag、Cu 等重金属型
筑了分级微、纳米结构的超疏水表面，接触角可达
抗菌剂以及 ZnO、TiO 2 等光催化型抗菌剂。
160.6°，纳米 Ag 被封装于多孔碳球中，对大肠杆菌
1.1 铜基超疏水抗菌表面
和金黄色葡萄球菌的抑菌效率分别高达 96%和 83%。
铜（Cu）具有抑制细菌、真菌和藻类生长的作
用，具有可塑延展性，来源广泛 [7-8] 。采用铜制备超
疏水抗菌表面主要通过两种方式。一种是将铜箔、
铜板等金属铜材作为基材，通过光蚀刻法、模板法、
[9]
结晶法等方法 在其表面构筑多种形貌纳米结构，
如：针状、竹叶状、花瓣状等，从而获得具有一定
粗糙度的超疏水表面。SUVANI 等 [10] 采用电化学沉
积法在铜箔上制备花瓣状纳米 Cu 2 O 薄片，由于 Cu +
易于扩散到菌膜，该铜箔对大肠杆菌抗菌效果较好，
水接触角达 154°。

另一种方法是制造具有纳米尺寸的铜基纳米粒
图 1 载银抗菌剂制备超疏水抗菌表面示意图
子，如 CuO、Cu 2 O 纳米粒子，通过将其在基材上层
Fig. 1 Schematic diagram of superhydrophobic antibacterial
层喷涂，沉积形成微纳粗糙结构，获得超疏水抗菌 surface prepared by silver-loaded antibacterial agent
表面。SASMALI 等 [11] 采用水合肼对醋酸铜进行化
学还原制备纳米 Cu 粒子，进而将该粒子沉积于玻 1.3 ZnO 超疏水抗菌表面
璃表面，使其具有 164°的水接触角，对革兰氏阴性、 半导体型光催化材料纳米 ZnO 具有耐高温、高
阳性菌均有抗菌活性。铜纳米粒子适用于棉花、纺 效抗菌、环境友好、光催化活性持久等特点。研究
织品、硅片等多种基材表面构筑粗糙结构，扩大了 者主要通过喷涂或浸渍的方式将 ZnO 沉积于基底构
超疏水抗菌材料的应用范围。 筑超疏水表面，疏水表面能够减少细菌的黏附作用，
铜基纳米粒子的颜色会影响基体表面的透明 同时对于个别黏附在基材表面的细菌，纳米 ZnO 粒
度，进而影响后续使用。REN 等 [12] 将 CuO 与疏水 子能够吸收紫外光使价带电子激发到导带，产生光
性 SiO 2 溶胶结合，喷涂后的玻璃在 300~2500 nm 范 生空穴-电子对，电子还原空气水分中溶解的氧，生
–
围内表现出 96.6%的透光率，同时该玻璃表面表现 成 H 2 O 2 或•O 2 等高活性强氧化剂，发挥杀死和分解
出优异的细菌黏附及杀菌性。 细菌的作用，如图 2 所示。
1.2 银基超疏水抗菌表面
纳米银（Ag）是一种广谱杀菌剂，具有抗菌效
果好、安全性高、耐候性强且无细菌耐药性等特点，
是应用广泛的金属型抗菌剂之一 [13-14] ，也是制备超
疏水抗菌表面应用较多的无机材料。
利用纳米 Ag 制备超疏水抗菌表面时，常采用
前驱体在基材表面原位生成纳米 Ag 颗粒，构筑微
纳米粗糙结构。LI 等 [15] 以钛氧团簇和 AgNO 3 为前
体溶液，采用单步滴干法在柔性棉织物上原位生长 图 2 纳米 ZnO 抗菌剂制备超疏水抗菌表面示意图
Fig. 2 Schematic diagram of superhydrophobic antibacterial
分级草状纳米银结构，该分层形貌和异质组成使棉 surface prepared by nano ZnO antibacterial agent
织物具有 148.7°的水接触角和良好的抗菌性能。
纳米 Ag 在使用过程中易被空气氧化，在水溶液 2 有机超疏水抗菌表面
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中易溶解释放 Ag ，产生毒性污染水体 [16] 。为了减
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弱纳米 Ag 在环境中的氧化程度，减缓 Ag 的释放， 有机抗菌剂种类繁多、来源丰富，包括季铵