一、研究背景

在自然界中，细菌、真菌、病毒等微生物无处不在，在各个领域带来不同形式的危害，给人类健康和生命安全带来严重威胁。在食品领域，细菌和其他微生物的存在会使食品受到污染和氧化，从而导致食品变质甚至食源性疾病，对人体健康构成严重威胁。据世界卫生组织（WHO）统计，近70%的食源性疾病是由食物中的致病菌引起的。2019年，细菌感染造成770万人死亡，占全球死亡人数的13.6%。在生物医学领域，细菌等微生物可能污染医疗器械和植入物的表面，导致伤口感染、组织炎症，增加治疗难度。此外，细菌团块和细胞外基质可能在医疗器械表面形成生物膜，使抗生素和其他消毒剂难以渗透，从而为细菌提供保护，增加了治疗难度和成本。在水处理领域，由于城市化和工业化活动的增长，全球水问题逐渐变得明显。根据世界卫生组织和儿童基金会（UNICEF）的数据，世界上约有8.4亿人无法保证安全的饮用水，世界上约有12亿人缺水。但是只有1%的水是干净的。然而，水源中的病原菌无疑进一步加剧了水资源的安全问题。在马来西亚的一项研究中，在处理厂的水样中发现了棘阿米巴和尼氏菌，其流行率分别高达90.2%和32.9%。因此，抗菌技术的研究对细菌的防治具有十分重要的意义。

目前，抗菌剂包括多种形式，金属离子包括铜、锌和银，有机抗菌剂包括抗生素、对羟基苯甲酸酯（BHA）和对羟基苯基丙酸（BPH）。这些抗菌剂虽然具有一定的抗菌功效，但毒副作用大、易耐药、稳定性差、降解困难等缺点限制了其在医疗、食品等相关领域的广泛应用。纳米纤维材料由于其特殊的结构和表面特性，具有优异的热稳定性和力学性能。抗菌成分可以加载在纤维的表面或内部，使纳米纤维具有抗菌性能。通过研究，纳米纤维不仅可以稳定地保存抗菌成分，而且可以实现持续、缓慢、有效的释放。有鉴于此，纳米纤维材料被广泛应用于组织工程、伤口敷料、水和空气过滤、药物输送、食品包装等领域。

近年来，制备高分子纳米纤维的方法很多，如自组装、模板聚合、拉伸、相分离、静电纺丝等。其中，静电纺丝因其设备简单、纺丝成本低、可纺材料多种、工艺可控、纤维重量轻、孔隙率高等优点，在抗菌材料制备领域尤其受到青睐。

本文介绍了静电纺丝设备技术的原理、类型及影响因素，重点综述了含有不同抗菌活性成分的静电纺丝纤维体系，以及静电纺丝抗菌纤维在各个领域的实际应用情况（图1），并展望了静电纺丝抗菌纤维的未来前景，旨在为相关领域的研究提供关键参考和启示。

图1.抗菌系统及其应用示意图。

二、摘要

通过静电纺丝设备制备纳米纤维是一种简单有效的方法。将聚合物溶液通过电场拉伸得到直径范围较大的纳米纤维。静电纺丝具有设备简单、成本低、可纺材料种类多、工艺可控等优点。根据不同应用场景的需要，通过调整纺丝参数可以得到不同直径和形态的纤维。静电纺纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、力学性能优异等优点，在许多领域有着广泛的应用。近年来，研究人员制备了具有良好抗菌性能的电纺丝纳米纤维，在组织工程、伤口敷料、食品工业、水过滤等领域具有优势和应用前景。本文综述了静电纺丝的种类及其影响因素，以帮助相关领域的研究人员更好地调控纺丝纤维的形态。并对电纺丝抗菌材料的有效成分及应用前景进行了全面的分析和总结，以期为相关研究提供参考，为电纺丝抗菌纤维材料的开发提供理论依据和技术支持。

三、结论

本文阐述了静电纺丝技术的发展历程，并对该技术中引入的各种抗菌活性成分进行了深入研究。随着研究的不断深入，静电纺丝设备技术不仅在医疗领域得到了广泛的应用，也为患者提供了更加有效、安全的治疗方法。同时，它在食品工业中也显示出巨大的潜力，通过开发新的食品包装材料来确保食品安全和质量。此外，该技术在环境保护方面也起着重要的作用，因为它可以生产出具有优异物理和化学性能的滤料用于废水处理。未来，静电纺丝技术有望在更多领域发挥其独特价值，推动技术朝着更加环保、高效的方向发展。

静电纺抗菌复合纤维的制备面临许多挑战。在材料复合方面，难以保证抗菌剂与聚合物基体的相容性，无机和有机抗菌剂与常用聚合物的复合材料容易因界面问题而分散不均匀。在使用过程中，抗菌剂会因洗涤、摩擦等原因而丢失失活，通过化学键合等方法难以避免固定。需要进一步研究开发具有多种抗菌活性成分的复合纤维，优化其组成，研究其协同抗菌机制，并评价其长期抗菌效果。展望未来，静电纺抗菌复合纤维的研究涉及材料学、化学、生物学、医学、物理学等多学科交叉融合，为创新多功能材料提供了丰富的机会。这种跨学科的研究合作模式有助于打破学科界限，催生更多新颖的材料设计理念和应用模式，推动静电纺抗菌复合纤维向多功能、智能化方向发展，在诸多领域展现出无限的创新潜力和应用可能性。此外，通过整合人工智能和机器学习等前沿技术，研究人员有望进一步提高纤维的设计效率和质量，实现更加个性化和定制化的解决方案。

图2.静电纺丝工艺流程图(a)典型的静电纺丝装置；(b)改进的静电纺丝装置。

图3.(a)共混静电纺丝(b)同轴静电纺丝(c)乳化静电纺丝。