Page 16 - 《精细化工》2022年第6期
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·1082· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷
得到纳米纤维素基无机抗菌复合材料。 溶解度，学者研究了溶解体系对纳米纤维素的影
纳米纤维素基无机抗菌复合材料兼具纳米纤维 响 [12] 。在纳米纤维素的溶解过程中，常需要低温、
素和无机抗菌纳米粒子的性能，通过它们的协同作 强碱或者使用有机溶剂，导致所制备纳米纤维素在
用和优势互补，可大幅提高复合材料的抗菌性能和 抗菌领域应用存在安全隐患。另外，纳米纤维素表
适用范围。如纳米纤维素可改善无机抗菌粒子的团 面具有的活泼羟基易于改性和表面修饰，从而得到
聚，解决无机粒子易团聚及界面相容性差的问题， 一系列改性纳米纤维素、纳米纤维素衍生物及其共
最大限度地发挥无机抗菌剂的抗菌性，实现持久抗 聚物 [10] ，在改善其可溶性、流变性、稳定性等物理
菌，稳定性好的特点 [2-3] ；纳米纤维素本身具有良好 性能同时，更加有助于与大部分有机/无机材料形成
的成膜性，作为无机抗菌剂的载体和基材，可形成 非共价键/共价键的纳米表面，合成界面相容性好，
具有抗菌性、表面平滑、透明、界面相容性较好的 稳定均一的纳米纤维素基无机复合功能材料。
抗菌膜，另外也可整体作为添加剂，提高抗菌膜的
[4]
机械强度 。因此，纳米纤维素基无机复合抗菌材
料已发展成为抗菌新材料，尤其是食品保鲜、活性
包装和医疗等抗菌膜领域中的重要材料 [5-8] 。
基于此，本文立足于纳米纤维素基无机抗菌复
合材料体系，从纳米纤维素在复合抗菌膜材料制备
中的作用与功效，概述了不同无机抗菌纳米粒子与
纳米纤维素复合制备纳米纤维素基无机复合抗菌膜
材料的研究进展，以期为纳米纤维素基无机复合材
料在抗菌领域的研究提供参考，推动未来纳米纤维
素高值化应用。
1 纳米纤维素的结构特性
纤维素是地球上来源广泛，易于获取的天然高
分子。它是由葡萄糖结构单元以 β-(1,4)-糖苷键连接 图 1 纳米纤维素的结构式（a）；纤维素纳米晶体（b）
而成的线性大分子多糖，每个葡萄糖单元有 1 个伯 和纤维素纳米纤丝（c）的 TEM 图；细菌纤维素（d）
[1]
的 SEM 图 ；纳米纤维素基复合抗菌膜材料的应
羟基和 2 个仲羟基。纳米纤维素是通过化学、物理、
用领域（e~h）
生物或几者相结合的手段处理纤维素得到直径小于
Fig. 1 Nanocellulose structure (a); TEM images of cellulose
100 nm，长度可到微米的一种纤维素聚集体，其结 nanocrystals (b) and cellulose nanofibrils (c); SEM
[1]
构式如图 1a 所示。目前，纳米纤维素（Cellulose） image of bacterial cellulose (d) ; Application fields
of nanocellulose-based composite antibacterial film
主要分为纤维素纳米晶体（CNC，图 1b）、纤维素 materials (e~h)
纳米纤丝（CNF，图 1c）、细菌纤维素（BC，图 [13] [14]
[1]
1d） 。纤维素纳米晶体是针状形貌的纳米材料， 通常先采用直接物理共混法 、水热法 、还
原法 [15] 、共沉淀法 [16] 、矿化法 [17] 等合成无机抗菌粒
主要作为增强复合材料、抗菌材料应用到药物载体、
[9]
纸浆造纸、包装等领域 。纤维素纳米纤丝常以高 子，然后将其分散负载或原位负载到纳米纤维素上
制备纳米纤维素基无机复合抗菌材料，所形成的具
黏度的水性凝胶形式获得，干燥后可形成透明薄膜，
有抗菌功能及成膜的纳米纤维素基无机复合抗菌膜
其微观结构多为球形、海绵状等，常用作吸附材料、
阻燃材料、透明光学材料等 [10] 。细菌纤维素具有高 材料透明、机械强度高，阻隔性能好，为制备包装
与保鲜材料、药物载体和医用敷料提供了很好的思
持水性、透气性好、良好的生物相容性及较好的力
路 [1,8] ，如图 1e~h 所示。
学性能，可减少对伤口的刺激，加快伤口愈合，在
医用敷料、绷带、纱布和创可贴等方面有更好的应 2 纳米纤维素基无机复合抗菌膜材料
用前景 [11] 。
纳米纤维素的理化性质与其种类、微观结构密 纳米纤维素具有成膜性、高透明性、生物相容
切相关。纳米纤维素表面具有大量的羟基，易使纳 性好、可生物降解等优异特性，在纺织、纸张、包
米纤维素分子内和分子间形成氢键，增强分子的稳 装等领域已广泛应用，但其本身不具有抗菌性，限
定性，导致其在溶剂中的溶解度较低。为了提高其 制其在具有抗菌要求的产品上的应用开发，如食品
