近日，实验室金刚石光电材料与器件团队在纳米氧化锌抗菌领域取得进展，相关成果以“Antibacterial fabrics based on synergy of piezoelectric effect and physical interaction”为题发表在国际知名期刊《NanoToday》上，IF=18.9。论文第一作者为2021级博士研究生王勇，论文通讯作者为刘凯凯副教授和单崇新教授。

细菌、病毒等有害微生物在人类历史上造成了许多严重的疾病，由细菌和病毒感染驱动的公共卫生事件更是对人类健康构成了日益严重的威胁，如何有效防范和降低这些威胁已成为一项艰巨的任务。许多细菌和病毒感染是由接触引起的，特别是存在于织物表面的病原菌可通过直接接触人体引起严重的皮肤感染，在某些情况下甚至会导致严重的疾病。就功能和应用而言，服装可以说是人类的第二层皮肤，因此，使用可以阻止微生物生长甚至杀死它们的抗菌纺织品是必要的，抗菌纺织品在医疗和日常防护中发挥着重要作用。抗生素作为高效药物，在防止细菌传播方面发挥着关键作用，而过度使用抗生素导致的细菌耐药性增加是一个无可争议的问题。细菌耐药性的增加促使人们开发新的策略来应对这一危机。作为另一种选择，纳米抗菌材料因能避免细菌耐药问题而成为抗菌领域的热点。氧化锌作为一种无机抗菌剂，具有优良的抗菌性能，安全且稳定，在生物环境领域有着非常大的应用前景。

在这项工作中，研究人员通过在织物表面构建氧化锌纳米线阵列赋予织物高效的抗菌性能。纳米线在弯曲作用下的压电效应会产生界面电子，细菌与纳米线之间的电子转移会通过干扰膜呼吸过程而阻碍细菌的生长，导致细菌死亡。同时，具有一定长径比的氧化锌纳米线结构，对粘附在结构顶部、试图寻求最大化粘附面积的细菌细胞会施加一定的非特异性力，当施加的力大于细菌细胞壁（细胞膜）所能承受范围时，细菌细胞会破裂而亡。不同于传统杀菌剂的杀菌原理，这种纳米结构杀菌表面是一种基于纯物理杀菌的方式。细菌与纳米线之间的电子转移和物理相互作用被认为对细菌失活起着关键作用。该织物对常见的临床致病菌及食源性致病菌金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有显著的抗菌活性，杀菌率达99.99%，具有较好的重复使用性和持久的抗菌活性。同时，利用该方法制备了7种不同的抗菌织物，均表现出优异的抗菌性能。因此，本文的研究结果为抗菌面料的设计和制造提供了一种策略，为抗菌服装的开发奠定了坚实的基础。

综上所述，作者通过在织物表面进行溶液处理原位生长ZnO NWs，证明了具有高效抗菌性能的织物。细菌与NWs之间的电子转移和物理相互作用是细菌失活的关键。该织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有显著的抑菌活性，杀菌率为99.99 %，具有较高的重复使用性和持久的抗菌活性。同时，采用该方法制备了7种不同的抗菌织物，均具有良好的抗菌性能。因此，本文报道的结果为抗菌织物的设计和制造提供了一种策略，因此，它们在抗菌服装上的应用前景广阔。

该工作得到了国家自然科学基金和河南省杰出外籍科学家项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101737

示意图：NWs/CFF的制作过程示意图和灭菌过程示意图。在织物表面构建氧化锌纳米线阵列赋予织物抗菌性能，细菌与纳米线间的电子转移和物理相互作用的协同效应表现出优异的杀菌效率。