【分　 类】 医药卫生
【关 键 词】 抗菌作用；聚合物; 细菌;
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正文：
摘要︰病原微生物是引起感染的主要原因，严重影响人类健康。抗菌聚合物作为抗菌药物的辅助方法，成为抑制或清除病原体的重要策略之一，本文将介绍2013 年来抗菌聚合物主要材料类型、抗菌机理以及在医药方面的应用。
关键字︰抗菌作用；聚合物; 细菌;
 
细菌、 真菌和寄生虫等病原微生物的侵袭是机体感染的主要原因。其中的致病性细菌可以被抗菌药抑制或杀灭，但目前仍然有许多感染或者传染病难以治疗。微生物接触物体时，首先分泌生物膜锚定自己；然后繁殖形成集落，并牢固嵌入自分泌的基质中，形成包括多糖、蛋白质和 DNA的高分子聚集物。这种生物膜难以清除且耐受许多杀菌物质。
1965 年发现的抗菌聚合物，可以减少微生物的附着、抑制生物膜的形成；而且与小分子化合物相比，聚合物还具有高效低毒、环境问题小等优势。在过去十年，FDA 批准的抗菌聚合物急剧增加 [1]。根据过去的三年抗菌聚合物发展，其抗菌活性可分为被动型或主动型；结合或释放抗菌物的聚合物也在不断开发。
 
一．抗菌聚合物的抗菌作用机制
1.1.被动型聚合物
被动型聚合物本身不能杀死细菌，但可以减少蛋白质吸附，减少细菌的粘连。由于微生物表面的疏水和带负电荷的性质，被动聚合物的特性需包括 (1) 亲水性;（2）带大量负电荷; (3) 表面自由能低。比较典型的被动型聚合物包括 (1) 聚二甲基硅氧烷（滑液注入的多孔表面）；（2） 聚乙二醇，聚(2-甲基-2-噁唑啉)、 聚类肽、 聚(n-乙烯基-吡咯烷酮)以及聚二甲基丙烯酰胺等不带电荷的聚合物) ;(3) 磷酸酯甜菜碱、磺基甜菜碱和磷脂聚合物等两性电解质聚合物和两性离子聚合物（表1 ）。其中聚乙二醇（PEG）是最常用的抗菌材料，具有高链流动性、 排斥性体积大以及高度水合层的空间位阻效应。其具有较强的防污能力，可减少蛋白质吸附和细菌粘附，防止微生物的生长。
 
表1： 被动型抗菌聚合物
聚合物
目标
备注
 

聚乙二醇）
金黄色葡萄球菌,
大肠埃希氏杆菌,
铜绿假单胞菌
防止蛋白与细胞粘附
 

聚 （甲基丙烯酸酯磺基甜菜碱）
铜绿假单胞菌
表皮葡萄球菌
抵抗蛋白质吸附、 细胞附着和细菌粘附
 

[3-二甲基聚
（丙烯酰氧） 铵丙烷
磺酸盐-b-2-(双异丙胺基;) 乙基甲基丙烯酸酯]
金黄色葡萄球菌
两性离子（冠）和 pH 敏感的抗黏附性能
 

聚(2-甲基-2-噁唑啉)
大肠埃希氏杆菌
聚 (L-赖氨酸)-接聚 (2-甲基-2-恶唑啉) 季铵，
二重抗菌活性
 

白蛋白、 乳清
枯草芽孢杆菌
大肠埃希氏杆菌
（24小时）无细菌生长
 

茶多酚
链球菌,
核粒梭形杆菌,
牙龈卟啉单胞菌
有效的对抗牙周细菌
 

 
1.2.主动型聚合物
主动型聚合物可杀死附着在聚合物表面的细菌，由于聚合物将具有抗菌活性的物质转变成为官能团，如阳离子杀菌剂、 抗菌肽或抗生素，因此可以杀死细菌。聚合物杀死微生物的机制取决于活性剂 (图 1)。目前广泛使用的是带正电荷的季铵官能团，它作用于细胞壁并破坏细胞膜，使胞内容物的渗漏、细胞死亡。此外，聚乙烯亚胺、聚胍 和N卤胺也是典型的主动型抗菌聚合物：聚乙烯亚胺通过与细菌细胞膜静电作用，使细胞膜破裂；聚胍通过粘附、中断 Ca2 +盐桥的作用，引起细菌死亡或抑制细菌生长；N卤胺通过氧化卤素作用于细胞受体的硫基或氨基基团，抑制细菌。                                                 
 
二.结合或释放抗菌剂的抗菌聚合物
新的研究表明抗菌聚合物可以分为三种类型︰ 高分子杀菌剂、 生物杀菌剂与杀菌剂释放的聚合物。
2.1.高分子杀菌剂
高分子杀菌剂指通过共价键对带有氨基、 羟基或羧基等抗菌活性单体进行的重复联接形成的聚合物。聚合过程可以提高或降低生物活性基团的抗菌活性。表 2 列出了从抗菌单体合成的高分子杀菌剂。
表2：高分子杀菌剂示例
单体   抗菌谱 化学结构   备注
 
2.2.生物杀菌剂
该类杀菌物本身就是高分子，不是单体的聚合，如季铵盐、 磷、 叔锍、 胍是表面阳离子的聚合物，可引起带负电荷微生物细胞外膜不稳定，最终诱导细菌死亡。阳离子聚合物的抗菌活性与阳离子基团的电荷密度有关。 
由于壳聚糖无毒、可降解、具有生物相容性，成为了最具代表性的天然材料，表现出固有的抗菌活性。壳聚糖的抗菌活性依赖于 pH 值。当 pH 值低于 pKa时，分子中的质子化氨基和细胞壁之间发生静电作用。当 ph 值大于 pKa值时，则与其疏水和螯合作用有关。此外，肝素、 聚-ε-赖氨酸和短杆菌肽 A  也是天然的生物杀菌剂。抗菌肽是新一代抗菌聚合物，到目前为止，已发现了超过 1000种的抗菌肽。除了破坏细菌细胞膜，抑制细菌，它还可以刺激非炎症性宿主细胞的免疫反应。但抗菌肽成本高、稳定性差、具有耐药性以及副作用[2].
 
2.3. 释放杀菌剂的聚合物
释放杀菌剂的聚合物包括2种（1）聚合物骨架由杀菌剂组成； （2） 聚合物/杀菌剂-形成的复合材料。在该类物质中，聚合物常常用作载体，而抗生素和/防腐剂则发挥抗菌作用。这种抗生素的控释系统，可以在局部维持一个高浓度的杀菌剂环境，而且体内半衰期短。目前已有大量的可降解聚合物作为抗生素载体。
使用离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑氯）可以得到壳聚糖-琼脂糖混合物和银离子胶的纳米复合材料。这种离子胶具有热稳定性、构象稳定性、生物相容性和良好电导率。骨填充物由可吸收-洗脱抗生素的聚合物组成, 同时具有骨传导和抗菌活性，可降低的整形材料相关的感染率。铁螯合聚合物和传统的抗生素的联合使用，可大幅度降低抗生素的最低抑菌浓度，并为抗生素提供辅助作用。医疗级硅胶中加入结晶紫和 二（辛基） 次膦酸-氧化锌纳米可以表现出双重抗菌机制，从而减少感染的风险.
抗菌聚合物可以分为表面型或溶解型的聚合物。表面型聚合物，如生物杀菌剂，可在聚合物表面有直接的抗菌活性；溶解型聚合物是指抗菌物需要溶解释放后发挥抗菌作用，如释放杀菌剂的聚合物。高分子聚合物，需根据其单体的属性来确定是表面或是溶解型的抗菌聚合物
三. 医疗行业对抗菌聚合物的应用
尽管材料和技术不断改进，所有医疗设备的表面均可能生长微生物，由于大多数院内感染源自医疗设备。由4-乙烯基-n-已基吡啶溴 (VP) 和 (2-甲基丙烯酰氧乙基) 膦酸 (DMMEP) 组成抗菌共聚物，已被证明可减少生物膜形成、减少长期使用时产生的感染。钛涂层共聚物 (VP:DMMEP 30: 70) 可大幅减少各种致病性细菌，如，溶血性链球菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌的粘附力。 

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