行业前沿资讯:疏水抗菌材料的进展
2025年12月10日
疏水抗菌材料作为一种功能材料,结合了疏水性和抗菌性两种优异性能,近年来受到广泛关注。疏水性使材料表面不易被水润湿,具有自清洁功能;而抗菌性则能够有效抑制细菌生长,防止微生物污染。这两种性能的结合不仅提升了材料的实用价值,也拓展了其应用领域。
(一)食品包装材料

广西大学团队通过精确控制水分含量和 PVA 聚合度,可以有效控制挤出过程中熔体粘弹性、泡孔结构和发泡行为之间的复杂关系,从而实现淀粉基泡沫的疏水性、机械性能和抗菌功能的协同改善。此外,增加 CMCS 浓度大大增强了泡沫的抗菌性能,展示了其在抗菌缓冲食品包装中的应用潜力。
[Fengsong Liu et al. ,Optimization of starch foam extrusion through PVA polymerization, moisture content control, and CMCS incorporation for enhanced antibacterial cushioning packaging.Carbohydrate Polymers. 347 (2025) 122763 .]
武汉工程大学团队为了克服现有淀粉基食品包装材料在防水性和功能性方面的不足,成功研发了一种新型的可持续食品包装材料——淀粉纳米纤维膜(SNF),并通过酰化单宁酸(ATA)界面自组装涂层技术进行了性能提升。受到玫瑰花瓣特有的疏水性和亲水粘附特性的启发,借鉴了玫瑰花瓣在食品加工和储存过程中调节表面特性以维持微环境湿度的能力,显著提升了材料的防水性、稳定性和力学性能。具体数据显示,经过处理的SNFs/ATA膜具有约134.1°的最大水接触角、约0.86 MPa的拉伸强度和约43.48 MPa的杨氏模量。此外,SNF/ATA膜展现了卓越的抗菌和抗氧化性能、优异的紫外线阻隔能力以及良好的降解性,使其成为食品包装的理想环保选项。

在食品保鲜的实际应用中,使用SNF/ATA包装的樱桃番茄保质期显著延长至15天,腐败率下降了62.5%,失重减少了25.4%,并且保持了良好的品质,包括果肉硬度、pH值、可滴定酸度和总可溶性固形物。证明了通过结构调控的多酚组装技术制备全天然绿色仿生表面的可行性,为开发可持续的生物基食品包装系统开辟了新的路径。
[Fang Xie et al. ,Bioinspired starch nanofibrous films with tunable hydrophobicity and water adhesion via tannic acid-interfacial self-assembly for food packaging.Chemical Engineering Journal. 496 (2024) 154113 .]
(二)纺织品
四川大学团队通过ETCS和丁香酚的复合接枝制备了具有长效抗菌、防霉、除臭功能的改性棉织物。对日常生活中常见的有害细菌和真菌具有优异的抗菌和抗真菌率 (>99%)。

当细菌和真菌与新型功能性棉织物接触时,三氯生和丁香酚可以协同作用,破坏细胞壁和细胞膜,导致细胞裂解和细胞内物质泄漏。同时,新型功能性棉织物 还可以抑制维持细菌和真菌体内正常生命活动所需的酶的活力,导致细胞内能量产生和离子运输受损。这会干扰细胞功能并加重细胞损伤,从而诱导细菌和真菌细胞衰老和死亡。此外,新型功能性棉织物对人类产生的汗液、粪便等常规恶臭气体具有良好的除臭效果。同时,新型功能性棉织物具有疏水性最大接触角达到119.02±0.08°,可以减少对恶臭气体的吸附,同时抑制微生物的生长和繁殖。与现有的涂层和微胶囊释放等技术相比,新型功能性棉织物 的抗菌、抗霉和除臭性能更加稳定和持久,棉织物的柔软性和透气性得到了很好的保留。综上所述,该研究制备了具有多种功能的改性棉织物新型功能性棉织物,可有效抑制病原菌的生长繁殖,减少异味,从而提高纺织品的使用价值和人类的生活质量。
[Wen Wen et al. ,Highly Antibacterial and Antifungal Cotton Fabric for Effective Odor Adsorption and Durable Waterproofing.ACS Applied Materials & Interfaces. 2025,17,6031-6039.]
东华大学团队通过PDA(聚多巴胺)的自聚合作用,成功地将ZnO-Ag(氧化锌-银)纳米颗粒牢固地固定在PE(聚乙烯)超细纤维上,采用一锅涂布技术制备了高强度、环保且高效的抗菌PE@PDA@ZnO-Ag(简称PE@PDAZA)无纺布。

这种改性无纺布对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抗菌率达到了99.9%,且抗菌剂的使用量极低。其拉伸强度测试结果为35.4 ± 2.9 MPa。PE@PDAZA无纺布具有独特的非极性特性,接触角测量值为109.7 ± 1.4°,能有效阻隔携带病原菌的液体污染物。综上所述,通过PDA和ZnO-Ag纳米颗粒的一锅包衣方法,成功制备了具有抗菌、疏水和阻隔性能平衡的MDPF(多功能无纺布)。这种抗菌防护布的一步合成,为降低医院获得性感染提供了新策略,展现出巨大的实际应用前景。
[Jinqi Wang , Xiaolong Su et al. ,Surface self-assembly via one-pot polymerization to construct high-strength and antibacterial polyethylene fabric.Chemical Engin新型功能性棉织物ring Journal. 492 (2024) 152246.]
(三)伤口敷料
福建农林大学团队介绍了一种创新方法,涉及使用超疏水-疏水-亲水双梯度静电纺丝纳米纤维形成 3D 仿生纳米纤维支架 (3D BNSF)。3D BNSF 由疏水性聚己内酯和热塑性聚氨酯以及抗菌、超疏水性纳米甲壳素颗粒组成。体外和体内实验表明,这种支架表现出优异的抗菌特性和与细胞的相容性,促进伤口完全愈合和再生。这项研究为靶向加速伤口愈合提供了新的视角,有可能成为临床应用的替代策略。

[Lin Wang et al. ,Robust Dual Equivariant Gradient Antibacterial Wound DressingLoaded Artificial Skin with Nano-chitin Particles Via an Electrospinning-Reactive Strategy. Advanced Fiber Materials. (2025) 7:204–218.]
(四)未来与展望
疏水抗菌材料在食品包装、纺织品、伤口敷料等领域已展现出巨大的应用潜力。展望未来,相关研究将聚焦于以下几个关键方向:
性能优化:着重提升疏水抗菌材料的稳定性与耐用性,确保其疏水和抗菌性能能够长效维持。例如,借助表面改性技术增强材料疏水性,提高其在潮湿环境下的稳定性。
成本控制:积极探索降低疏水抗菌材料生产成本的有效途径,以推动其大规模应用。可通过优化生产工艺、提高生产效率、降低原材料成本等方式,实现整体成本的下降。
应用拓展:致力于将疏水抗菌材料推广至更多领域,如医疗器械、建筑材料等,为人类社会创造更大价值。在医疗器械领域,疏水抗菌材料可用于制造抗菌手术器械、伤口敷料等,有效预防医院感染;在建筑材料领域,可用于制备抗菌涂料、建筑构件等,提升建筑物的使用寿命与安全性。
(五)结论
疏水抗菌材料融合疏水性与抗菌性的优势,在多个领域呈现出广阔的应用前景。随着科技持续进步,疏水抗菌材料将在未来发挥更为重要的作用,为人类社会的发展带来更多福祉。


