纺织品常用的抗菌整理剂的应用综述

陆嘉渔 蔡国强 高宗春 宋江晓 张艳 戚栋明

摘 要：近年来，由于新型冠状病毒、甲流等多种传染病频发，抑制和切断病菌的传播成为人们密切关注的焦点。纺织品在使用过程中能够为病菌的生长和繁殖提供有利环境，对人类健康产生极大的影响。提升纺织品的抗菌性能是切断或减缓病菌传播的重要手段，因此抗菌纺织品的研究和应用得到了广泛关注。对纺织品进行抗菌整理是开发抗菌纺织品的常用方法，本文总结了纺织品抗菌整理常用的无机抗菌剂、有机抗菌剂及天然抗菌剂等三类抗菌剂的抗菌作用机理、优缺点以及应用，并对每种抗菌材料的抗菌效果进行了评价。也介绍了纺织品抗菌整理常用的原纤维法和后整理法等两种方法，并总结了纺织品抗菌评价的主要测试手段。最后，本文对纺织品上抗菌整理剂的发展趋势进行展望。

关键词：纺织品；抗菌整理剂；抗菌机理；抗菌整理；抗菌测试

中图分类号：TS101.8

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2023）03-0251-12

基金项目：浙江省重点研发计划项目（2022C01174）；浙江省自然科学基金项目（LQ22E030007）；浙江理工大学科研启动项目（2020YBZX24，20202291-Y）

作者简介：陆嘉渔（1999—），女，浙江湖州人，硕士研究生，主要从事功能纺织品开发方面的研究。

通信作者：张艳，E-mail：zy52360@zstu.edu.cn

纺织品主要涉及服用、装饰和产业用三大类型，广泛应用于医疗、卫生、防护、交通、建筑等诸多领域。常用的纺织品一般是由天然纤维和合成纤维组成，天然纤维中的纤维素和蛋白质组分可以为微生物生长提供营养物质，且存在大量的非晶结构，具有良好的亲水性，利于微生物的滋生和扩散［1］；合成纤维通常是通过聚合制备而成的聚合物，如锦纶，腈纶等，微生物可以通过降解这些聚合物转化为自己生存必需的营养物质，形成菌落。微生物生命活动代谢会产生酶，酶会导致纤维中的聚合物键的水解，从而引发纺织品的霉变、虫蛀、力学性能损伤等。纺织品的重复使用，使其成为致病微生物的载体和某些传染病的重要传播途径。

近年来，由于各类传染病频发，人们对纺织品的抗菌需求急剧增加，对纺织品进行抗菌整理非常必要。抗菌剂对微生物的有效性、纺织加工的适用性、耐用性以及良好的安全性和环境特性都是需要考虑的因素［2］。纺织品上常用的抗菌整理剂根据其成分组成和抗菌原理，大致分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂三类［3］。本文针对纺织品常用抗菌剂的类型、特点、作用机理、抗菌功能化整理方法以及抗菌测试方法进行了介绍，对抗菌材料的抗菌效果进行了评价，同时展望纺织品抗菌整理剂的未来发展方向。

1 无机抗菌剂

无机抗菌剂成分稳定，具有广谱抗菌性能，是现在市场上使用最多的抗菌剂，主要有金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒和碳纳米材料等。

1.1 金属纳米颗粒

目前，常见的用于抗菌的金属纳米颗粒有纳米金、纳米银、纳米铜等。这些金属纳米颗粒具有抗细菌、抗真菌、抗病毒、抗氧化和抗炎等生物活性特性［4］，其较高的比表面积和表面能，可以增强与细菌之间的相互作用力，提高抗菌活性；然而，金属纳米颗粒存在稳定性差、易团聚、洗涤时浸出、纺织品附着力差、成本高、机械性能的边际降低及对人类和生态的未知毒性等问题，限制了金属纳米颗粒在抗菌领域的应用。

1.1.1 纳米银

在金属纳米颗粒中，银被认为是对抗细菌和其他微生物最有效的纳米颗粒。纳米银的抗菌机制尚未明确，目前文献报道的抗菌机理主要有３种：第一种认为，纳米银的抗菌行为发生在膜水平，纳米银能够穿透细菌外膜积累在内膜，其黏附使得细胞不稳定而产生损伤，使得微生物细胞膜的渗透性增加，内部营养物质渗出而死亡［2］；与此同时，纳米银可以与细菌细胞壁中的含硫蛋白产生相互作用，这种相互作用可能导致细菌因细胞壁结构破裂而死亡［5］。第二种提出，由于纳米银具有一定的亲和力，可以与细胞中的含硫和磷基团相互作用，可以穿透细胞膜并且进入细胞内部，从而改变细胞内部的DNA、蛋白质结构和功能［6］；同时纳米银可以通过和细胞中酶的巯基相互作用，在内膜中形成链活性氧（ROS）和自由基，从而改变细胞膜内的呼吸系统，激活凋亡机制［7］。第三种是认为两种机制一起发生，在作用过程中纳米银会释放银离子，正电荷会与细胞上的负电荷产生电荷作用相结合［8］，从而改变微生物的细胞膜代谢途径甚至遗传物质［9］。有文献还报道，在光催化的作用下，银纳米粒子产生ROS等活性物质［10］。纳米银在纺织品抗菌上也有一定的应用。Zhang等［11］在蚕丝纤维表面原位均匀生长银纳米颗粒，通过抑菌圈测试发现其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有优良的抗菌性能，并且通过洗涤50次后，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均超过97.43%和99.86%。Zhang等［12］将纳米银制成胶体，得到纳米银胶体溶液，并通过浸轧的方式将其整理在棉织物上，其抗菌率可以达到99.01%。

1.1.2 纳米金

纳米金的抗菌机理主要分为两个步骤：首先是使细胞膜破裂，抑制ATP酶活性用来降低ATP水平；第二是通过抑制核糖体亚基与tRNA的结合，来达到抗菌效果。细菌细胞壁的功能依赖于蛋白质和细胞质，而纳米金可以破坏细菌的蛋白质合成功能，导致细菌无法获得足够蛋白质而死亡。Zhang等［13］将纳米金处理在丝织物上，结果发现功能化蚕丝织物经复合着色后的抗菌效果接近99.6%，且传统染料的加入并不妨碍纳米金的抗菌作用。

1.1.3 纳米铜

铜的抗菌作用主要以“接觸杀死”机制为主。纳米级铜由于其增强的物理化学特点和独特的功能性质，对各种致病微生物表现出很强的杀菌性能［14］。Eremenko等［6］在棉织物表面浸渍双金属银-铜纳米颗粒，以评估其对多种细菌和真菌的抗菌性能，研究发现，经过双金属纳米颗粒处理过的织物对实验的大肠杆菌、金色葡萄球菌、白色念珠菌等都表现出较高的抗菌性能，其中对大肠杆菌的抑菌圈宽度可达24 mm。

1.2 金属氧化物

氧化锌、二氧化钛、氧化铜、氧化铁等金属氧化物稳定性好，具有一定的抗菌活性，也常常被用于纺织品抗菌整理，其抗菌效果仅次于金属纳米颗粒［15］。金属氧化物的抗菌机理主要有3种：光催化产生活性氧抗菌作用、金属离子作用、细胞机械损伤。

1.2.1 二氧化钛

二氧化钛在自然界中存在金红石型、锐钛矿型和板钛矿型3种晶体结构，其中锐钛矿相是一种广泛应用于光降解的材料。锐钛矿型通过吸收紫外区域的光子，激发价电子，产生电子空穴对，并在二氧化钛纳米颗粒表面进行重组和吸收。被激发的电子和空穴具有较高的氧化还原活性，与水和氧反应产生ROS，如超氧阴离子（O2-）和羟基自由基（·OH）［16］。二氧化钛的抗菌机制目前研究尚未完全阐述，其抗菌机制主要认为是依赖于ROS的产生诱导细菌细胞膜破裂产生抗菌作用［16］。Raeisi等［17］使用壳聚糖/二氧化钛纳米复合材料制备了超疏水棉织物，在超疏水涂层的情况下，织物的表面完全被纳米颗粒覆盖，形成了高度堆积的纳米级结构，壳聚糖和二氧化钛的组合对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有很高的抗菌性能，并且还向织物诱导了超疏水性，使其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细菌的抗菌率分别提高至99.8%和97.3%。

1.2.2 氧化锌

氧化锌在近紫外光谱中存在直接的带宽，在室温下具有较高的结合能［18］。纳米尺寸的氧化锌可以与细菌表面作用或其进入细胞内的细菌核心而产生相互作用，表现出显著的抗菌活性［19］。氧化锌的抗菌机制尚未完全阐明，仍然存在争议。目前文献中提出的抗菌机理是氧化锌受到光催化的作用，产生ROS与细菌细胞壁直接接触，破坏了细菌细胞完整性［18-20］，同时释放抗菌离子Zn2+，并有活性氧的形成［21］。Ghasemi等［22］将纳米氧化锌和十八烷硫醇沉积在棉织物表面，在提高织物疏水性的同时，可以减少其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌两种细菌的黏附。

1.2.3 氧化镁

氧化镁纳米颗粒有高的热稳定性、低热容、化学惰性和光学透明性等优良性能，是目前应用广泛的无机金属氧化物纳米颗粒之一［23］。研究发现氧化镁纳米颗粒对细菌、真菌和少数病毒有广谱活性［23］，其抗菌机理是在光催化的作用，激发电子跃迁和产生空穴，生成活性氧以此来抗菌。Nguyen等［24］研究发现，将MgO和CuO纳米颗粒通过3-氨丙基三乙氧基硅烷的增强固定在活性炭纤维上，纤维样品在处理24 h后显示出对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌仍具有较高的抗菌活性（<90%）。

1.3 碳纳米材料

碳原子之间能够形成各种共价键（sp、sp2、sp3），产生具有不同物理和化学性质的晶体结构，主要包括金刚石、石墨、富勒烯和碳纳米管等［25］。碳基纳米材料的抗菌应用得到了研究人员的广泛关注，研究发现不同维度的碳纳米材料在其抗菌活性和作用机制上存在显著差异，同时其抗菌活性也受到其他因素的影响［26］。

1.3.1 石墨烯

石墨烯是一种由sp2杂化碳原子组成的单原子厚薄片，具有较高的比表面积、特殊的电子迁移率和优异的机械强度［27］。石墨烯材料抗菌活性的机制主要包括膜应激、氧化应激［28］和电子转移：a）膜应激：细菌膜与二维石墨烯纳米片之间存在较大的相互作用力，石墨烯纳米片可以对细菌膜造成物理损伤，同时可以切割并插入细胞膜并提取磷脂，导致细菌活力的损失［29］；b）氧化应激：石墨烯产生的ROS使细菌的脂质和蛋白质失活，细菌不能再增殖［30］。c）电子轉移：石墨烯可以充当电子受体，并将电子从细菌膜上吸引走，破坏细胞膜的完整性。研究发现，将石墨烯及其氧化物与金属或金属氧化物纳米颗粒结合，不仅可以制备导电织物，还可以获得抗菌性能。Ghosh等［31］将氧化石墨烯-银纳米颗粒嵌入在棉织物中，导电的纳米复合涂层织物具有对大肠杆菌独有的抗菌活性，其抑制圈宽度可达到1 cm。

1.3.2 氧化石墨烯

氧化石墨烯比石墨烯的亲水性更佳，具有良好的生物相容性［22］。当亲水性和分散性提高时，其与细菌接触的概率和相互作用的强度增强，从而提高抗菌活性。研究认为，氧化石墨烯纳米片极锋利的边缘可能对细菌膜造成物理损伤，引起细胞内基质泄漏，最终导致细菌失活［33-34］；同时氧化石墨烯悬浮液会产生ROS等损伤细胞成分，如脂质、蛋白质；ROS被细胞内化后，会导致线粒体功能障碍和DNA损伤［35-36］。Zhao等［36］制备了氧化石墨烯/壳聚糖复合材料，并将其用作压缩衣面料的抗菌剂，然后使用硅烷偶联剂对其进行改，得到了耐久性好、生物安全性高的抗菌整理织物，对大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为 92.09%和99.33%。与还原氧化石墨烯相比，氧化石墨烯能产生更多的ROS，从而具有较高的杀菌活性。此外，氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的抗菌活性与时间和浓度有关［37］。Pan等［38］将纳米银在共还原过程中沉淀在还原氧化石墨烯（rGO）纳米片的表面上，然后使用分段静电纺丝方法将混合物静电纺成纤维膜，rGO-Ag的掺入提高了纤维膜的导电性，增加了溶液的电荷和拉伸力，并缩小了纤维的平均直径和尺寸分布，同时大大增强了混合纤维膜的抗菌活性，其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率分别达到了99.55%和99.46%。

1.3.3 碳纳米管

碳纳米管具有大的比表面积和多变可调的结构，同时其体积比微生物体积小得多，可以较容易地进入微生物体内，进而通过相互作用使细胞膜损伤，引发细胞质外流，从而产生抗菌作用［39］。碳纳米管的抗菌机理尚未得到明确解释，目前最为认可的机理是细胞膜损伤机理。Kang等［40］通过多项研究发现，当碳纳米管与微生物接触时，细胞会产生畸变，进而细胞膜损伤，细胞内物质外流细胞死亡，同时通过扫描电镜观察经碳纳米管处理的大肠杆菌细胞，进一步验证得到，细胞完整性破坏。Shi等［41］通过超声技术将碳纳米管原位生长至热塑性聚氨酯纳米纤维上，对大肠杆菌的抑菌率可达到91.5%。Jatoi等［42］将载有银纳米颗粒的多壁碳纳米管沉积在醋酸纤维上，制备了一种纳米纤维复合材料，对其进行抗菌测试，结果发现对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈宽度分别达到了0.90 mm和0.92 mm。

2 有机抗菌剂

有机抗菌剂在市场占主体地位，主要是有机酸、有机醇、酚等物质，现在使用较广的有季铵盐类、卤胺类、三氯生、胍类等。

2.1 季铵盐类

季铵盐具有制备简单、抗菌性能好和广谱抗菌等优点，广泛应用于医疗卫生领域。季铵盐的结构通式如图1所示，根据R基链长是否在C8―C18之间的个数分为单链季铵盐和双链季铵盐［43］，其中双链季铵盐较单链季铵盐多一个N+，带有的正电荷密度更高，可以更多地吸附在细胞表面，经过渗透和扩散进入细胞膜，改变膜的通透性，导致胞内物质泄漏、内部酶发生钝化和蛋白质变性，从而使得菌体死亡［44］，同时亲水基和疏水基可以进入细胞类脂层和蛋白层，使酶失活和蛋白质变性，从而杀灭细菌［8］。季铵盐类抗菌剂由于与纺织品之间没有直接的化学键结合，耐久性、耐水洗性差，洗涤或者长时间使用后对细菌的抑制作用下降明显［45］。针对上述问题，Gao等［46］合成了一种有机硅季铵盐的纳米复合材料，并将其处理在棉织物上，能够与棉纤维间形成化学键，处理后的棉织物抑菌率可达90%以上；洗涤10次后，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均保持在85%以上。Zhu等［47］合成了一种新型聚硅氧烷季铵盐，用作棉织物的抗菌和疏水整理，研究发现经过此种季铵盐整理后棉织物对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌的抗菌率分别高达98.33%和99.52%。该研究表明季铵盐具有良好的抗菌作用，但增加其浓度以提高其抗菌性能的方法，也可能导致其对环境和人类细胞产生毒性。

2.2 卤胺类

卤胺类具有稳定性好和广谱抗菌性强等［48］特点，被认为是最有效的抗菌药物，如对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、酵母、真菌和病毒等都有作用。现在使用最广泛的卤胺类抗菌剂是含N—Cl或者N—Br类的物质，其抗菌主要是通过所释放卤素离子（如Cl-等）的强氧化性，快速有效杀死细菌。卤代胺最大的优点是可以通过人工氯化，实现循环灭菌功能其机理如图2所示。但是N-卤胺抗菌处理之后会增加织物上氯的负载量，导致异味的出现以及织物的黄变现象的发生［49］。Chen等［50］将季铵化N-卤胺涂覆于纤维素纤维上，对纤维素纤维进行抗菌测试，实验结果发现该纤维在十分钟内对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率分别达到了83.44%和75.89%，都具有较高的抗菌活性。Zhu等［47］通过静电纺丝技术和两亲性N-卤胺结合，制备了一种新型抗菌纤维，研究人员将20 mg/mL的抗菌纤维加入到细菌悬液中，处理15 min后，金黄色葡萄球菌的细菌减少率高达99%，大肠杆菌达95%。

2.3 三氯生

三氯生，其结构通式如图3所示，对原核细胞和真核细胞具有杀菌作用，几十年来已广泛用于个人卫生和消毒剂，三氯生的抗菌作用主要是通过次价键，如范德华力、氢键等与细胞结合，阻断脂质的形成，如磷脂、脂多糖和脂蛋白的合成，通过停止脂肪酸的生物合成来抑制细菌。此外，三氯生还具有抑制细菌烯酰基载体蛋白还原酶（ECR）的能力，而且会破坏真核生物的细胞膜，表现出潜在的抗菌效果和毒性［51］。Orhan等［52］将棉织物使用三氯生处理，研究发现三氯生对细菌具有良好的抗菌和杀生物活性，并且对金黄色葡萄球菌（抑菌率95.42%）也比大肠杆菌（91.21%）具有更高的效率，经过10次洗涤后，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别下降至91.60%和87.91%，具有一定的耐水洗性。然而，有文献研究发现，三氯生的使用会增加人类患癌风险［53］，因此不适合大规模使用。

2.4 胍类

胍类物质易溶于水、杀菌效果好、毒性小、使用方便是一类很好的杀菌物质。胍基来自于亚胺脲，其结构式如图4所示，图4中虚线框选部分为胍基。胍类容易接受质子形成稳定的阳离子［54］，因此其抗菌机理与季铵盐相似，主要通过正负电荷静电引力，吸附在细胞上，从而破坏细胞膜，使细胞质外流，达到让有害微生物死亡的目的。Han等［55］制备了一种具有持久的抗菌和抗粘着性能的胍基纳米水凝胶，用纳米水凝胶整理的棉织物疏水性增加，减少细菌黏附，同时抗菌面料机械洗涤50次后，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率仍超过86 %。Shentu等［56］以戊二醛为偶联剂将聚五亚甲基胍盐接枝接枝到羽绒纤维上，通过化学键合在羽绒纤维上的接枝效率达到80%以上，改性后其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率均达到99.9% 以上。

2.5 其他

聚多巴胺（Polydopamine， PDA）具有制备工艺简单、光热传递效率高、生物相容性好、药物结合能力强、黏附性强等特点，广泛应用于生物医学领域，其结构式如图5所示。聚多巴胺的抗菌机理主要有两方面，首先是PDA中含有大量的邻苯二酚，它可以通过酚类醌异构引起的电子转移产生ROS，从而使微生物细胞膜上的蛋白质变性，破坏细胞膜结构，导致细菌的死亡［57-58］；其次是聚多巴胺有豐富的化学反应位点可以进行改性处理，与其他抗菌剂联用达到抗菌效果［59］。Li等［60］通过聚多巴胺与环三磷腈水解缩合，在没有任何外部还原剂的情况下，还通过硝酸银与聚多巴胺上的儿茶酚进行原位反应，将银纳米粒子引入涂层，实验发现对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出良好的抗菌活性（99.99%）。

3 天然抗菌剂

近年来，随着生态环境问题的出现，天然抗菌剂因其丰富的可利用性、生物相容性和生物降解性等特点［45］，在纺织品抗菌整理上得到了越来越多的关注。

3.1 壳聚糖

壳聚糖（CS）是通过甲壳素去乙酰化作用，从甲壳类动物外骨架中提取出来的一种天然阳离子聚合物，具有生物相容性、无毒性和生物可降解的特点。壳聚糖上氨基的存在使其带正电荷，可以与细菌细胞膜（带负电）之间产生静电相互作用而结合，改变细胞膜通透性，进而使细胞内物质外流，导致细胞死亡［61-63］。Tang等［64］通过活性蓝与预先经过双氧水水解的壳聚糖反应，制备了一种新的低分子量抗菌染料，其中壳聚糖染料的溶解度由壳聚糖的分子量控制，与活性蓝相比，该染料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有更强的抗菌性能，抑菌率大于99%。Yu等［65］采用原位聚合法将壳聚糖/聚苯胺（CTS/PANI）一步法沉积在羊毛织物表面，制备的复合导电织物表现出高电导率、均匀的颜色以及良好的抗菌性能，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果即使在洗涤10次后仍达99.99%以上。然而，壳聚糖的抑菌效率强烈地依赖于其浓度，只有在高浓度下才对细菌有效，这使得壳聚糖在织物表面的沉积和积累形成了厚层或薄膜，会降低了织物的透气性［66］；此外，表面涂层壳聚糖后，织物变得比普通织物硬得多，上述缺点限制了壳聚糖在纺织品中的应用［67］。

3.2 姜黄素

姜黄是一种姜科草本植物，其主要活性成分姜黄素（Curcumin， Cur）具有直接的广谱抗菌活性［68］。姜黄素的结构如图6所示，有研究发现姜黄素的亲脂性结构可以直接插入到脂质体的双分子层中，从而增强了双分子层的通透性，同时姜黄素可以用抗氧化剂破坏革兰氏阳性和阴性细菌细胞膜的通透性和完整性，干扰细胞代谢，抑制细菌分裂，最终导致细菌细胞死亡［68］；此外姜黄素在激光的照射下可以产生ROS，进一步起到抗菌的目的。Mahmud等［69］通过静电纺丝工艺制备了负载不同浓度姜黄素的聚乙烯醇纳米纤维，实验采用了数菌落数的方法对该纤维的抗菌性能进行评价，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的所有菌落均在6 h内被杀死。增加细菌细胞膜的通透性也是姜黄素与其他抗菌剂协同杀菌的关键机制。Wang等［70］采用同轴静电纺丝技术制备负载姜黄素和银纳米粒子的核壳结构纳米纤维膜，Cur/Ag纤维膜对金黄色葡萄球菌抑菌率高达93.04%，与单负载姜黄素的纤维膜抑菌率45.65%和单负载AgNPs的纤维膜抑菌率66.96%相比，Cur/Ag纤维膜的抑菌率显著提高，实验表明姜黄素和AgNPs表现出明显的协同抑制作用。

3.3 大蒜素

大蒜素是从大蒜中提取出来的一种含氧硫化物［71］，不易溶于水且具有一定的挥发性［72］。大蒜素具有高反应活性、显著的抗氧化活性和高的膜通透性，使其能够快速穿透不同的细胞［73］。大蒜素的抗菌机制尚不明确，但已知大蒜在受到挤压或者切割时，蒜氨酸等会水解生成蒜素等硫代亚磺酸酯，酯水解成硫代亚磺酸盐可以与细菌中的半胱氨酸蛋白酶、乙醇脱氢酶和硫氧还蛋白还原酶等快速反应，而这些酶对维持微生物的新陈代谢和平衡很重要快速反应，从而影响细菌的正常生命活动，以此来达到抗菌效果［74-76］。Edikresnha等［77］使用静电纺丝将大蒜素和甘油封装在聚乙烯吡咯烷酮 （PVP） 和醋酸纤维素 （CA）的复合纤维中，大蒜素包裹在纤维中并没有消除大蒜素的抗菌活性，培养24 h后该纤维对金黄色葡萄球菌每平方厘米减少0.4759的菌落数，对铜绿假单胞菌每平方厘米减少0.9316的菌落数。Hussian等［78］通过静电纺丝制备了一种超细尼龙-6纳米纤维，后浸渍不同浓度的大蒜溶液，实验结果表明，大蒜溶液對该纤维抗菌活性起着至关重要的作用，浸渍在大蒜酸液中的纳米纤维垫具有良好的抑菌活性，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果均在99%以上。

3.4 植物多糖

多糖可以从不同类型的植物、植物的不同部位中提取，植物多糖也常具有抗菌活性［79］。一些研究发现，植物多糖对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有抗菌活性，由于革兰氏阴性菌的细胞壁比革兰氏阳性菌的更薄，因此对革兰氏阴性菌的抗菌活性更强［80］。植物多糖可以通过疏水作用、静电吸附或糖蛋白受体这几种方式与细胞膜相互作用，植物多糖被动地通过细胞质膜双分子层的脂质层扩散到细菌的胞质中去，导致细菌细胞内成分泄露和细菌酶系统的改变［81］。植物多糖吸附在细胞膜表面后，主要的抗菌机制是增加细胞膜的通透性，抑制致病菌对宿主细胞的吸附，或阻断营养物质或能量物质的跨膜转运［82］。Lin等［83］对来自蒲公英的水溶性抗菌多糖（PD）进行化学修饰，以获得其羧甲基化衍生物（CPD），将PD和CPD掺入聚环氧乙烷（PEO）纳米纤维基质中以制造抗菌纳米纤维，进行抗菌测试，测试3 h时，该纤维对李斯特菌菌落数减少了2.77 CFU/mL。Liang等［84］先将纤维素氧化使其带有羧基，然后与白桦脂醇进行酯化反应，表面改性的纤维素纺织纤维显示出显著改善的疏水性，同时，在革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌检测中，该材料表现出优异的抗菌性能，抑菌率可达99%。

4 纺织品抗菌整理方法

4.1 原纤维法

原纤维法是指在纺丝过程中直接将抗菌剂添加到纺丝液中制成抗菌纤维，再通过织造成抗菌织物，主要分为混合纺丝和复合纺丝2种。混合纺丝是指将抗菌剂和成纤混合物混合后再熔融纺丝［85］，通过该方法抗菌剂可以均匀地分布在纤维中，主要适用于无活性侧链基团的化纤如涤纶、丙纶；复合纺丝是指将抗菌剂与其他不同的纺丝流体进行不同比例的复合纺丝所制备的纤维，适用于天然纤维和化学纤维。虽然原纤维法抗菌效率高、耐久性好，但是制备难度大，对抗菌剂的选择较为严苛，适用于耐高温的抗菌剂如金属氧化物、金属纳米粒子等。

4.2 后整理法

后整理法是指在织物表面使用抗菌剂进行功能整理获得抗菌织物，主要有以下4种：第一种是表面涂层法，即将抗菌剂通过表面涂覆的方式获得抗菌织物；第二种是浸轧法，即将抗菌剂制成乳液状，通过浸轧、焙烘整理到织物上，此方法一般将整理剂溶于树脂或其他黏合剂中，使抗菌剂牢固吸附于织物上［3］；第三种接枝法，即通过物理、化学接枝的方式将抗菌剂整理在织物上，如紫外接枝等；第四种微胶囊法，即将抗菌剂包裹在微胶囊内再通过黏合剂整理在织物表面，微胶囊在使用过程中发生破裂而发挥抗菌作用。后整理法工艺成熟、制备简单、适用范围广，但其耐久性差、不耐水洗、对织物的手感和性能有一定的影响。

5 纺织品抗菌测试的方法

抗菌纺织品可以防止细菌滋生、异味的产生以及减少皮肤病的发生，常见的纺织品抗菌测试的方法有定性测试和定量测试之分，其中定性测试主要是抑菌圈法，定量测试主要有吸收法和振荡法之分。

5.1 抑菌圈法

抑菌圈法也称晕圈法，是目前最常使用的一种抗菌测试方法。GB/T 20944.1—2007、ISO 20645—2004、AATCC 90—2011、JIS L 1902—2008、AATCC 147 等，都使用了晕圈法。在GB/T 20944.1—2007中也称琼脂平皿扩散法，它的原理是在平皿内注入两层琼脂培养基，下层为无菌培养基，上层为接种培养基，试样放在两层培养基上，培养一定时间后，根据培养基和试样接触细菌繁殖的程度，定性评价试样的抗菌性能。其中当培养基表面与试样接触后会产生无细菌繁殖的区域，即一个环带，通过抑菌带宽度如式（1），计算得抑菌圈宽度，进行抗菌效果评价。

式中：H表示抑菌带宽度，mm；D为抑菌带外径的平均值，mm；d为试样直径，mm。

5.2 吸收法

目前较常使用的测试标准如GB/T 20944.2—2007、AATCC 174—2011、FZ/T 73023—2006等均采用了吸收法。以GB/T 20944.2—2007《纺织品 抗菌性能的评价 第2部分：吸收法》为例是将试样与对照样分别用试验菌液接种，分别进行立即洗脱和培养后洗脱，测定洗脱液种的细菌数并计算抑菌值或抑菌率，以此评价试样的抗菌效果。吸收法适用于洗涤次数少或吸收效果好的纺织品，也适用于溶出性的纺织抗菌织物［86］。吸收法虽耗时长、费用高，但重复性好，标准对于测试步骤严谨、细致和实验条件相对实际人体接触的纺织品更为接近。其抑菌值或抑菌率的计算如式（2）：

式中：A为抑菌值，Ct为3个对照样接种并培养18～24 h后测得的细菌数的平均值；Tt为3个试样接种并培养18～24 h后测得的细菌数的平均值；

5.3 振荡法

振荡法较吸收法操作简单，典型的振荡法测试标准有GB/T 20944.3—2008、FZ/T 73023—2006、ASTM E 2149。以GB/T 20944.3—2007《纺织品 抗菌性能的评价 第3部分：振荡法》为例，其原理定义是根据将试样与对照样分别装入一定浓度的试验菌液的三角瓶中，在规定的温度下振荡一定时间测定三角烧瓶内菌液在振荡前及振荡一定时间后的活菌浓度，计算抑菌率，以此评价试样的抗菌效果。其中抑菌率的计算如式（3）：

式中：Y为试样的抑菌率；Wt为3个对照样18 h振荡接触后烧瓶内的活菌浓度的平均值， CFU/mL；Qt为3个抗菌织物试样18 h振荡接触后烧瓶内的活菌浓度的平均值，CFU/mL。

6 总结与展望

抗菌纺织品是纺织行业发展的一个重要方向，选择合适的抗菌剂对于抗菌整理至关重要。无机抗菌剂具有广谱抗菌性能，其中金属纳米颗粒的抗菌性能最好，但其颗粒的不稳定性以及毒性未知等问题限制了其发展；金属氧化物抗菌活性仅次于金属纳米颗粒，但其较稳定，常被通过混合纺丝的方法整理到涤纶、丙纶等侧链不含活性基团的织物上；碳纳米材料作為一种新兴的抗菌剂正在被广泛研究，具有良好的抗菌活性，但其抗菌机理以及生态毒性等尚未得到明确，目前其实际中的使用较少。有机抗菌剂是最早投入使用的一种抗菌剂，在市场上占主体地位，可以对棉、羊毛、化纤等进行抗菌整理。广泛使用的有季铵盐类、卤胺类等，其制备简单，具有高效抗菌活性，但其与纺织品的结合主要依靠次价键，耐水洗性差，不具备长效抗菌性。天然抗菌剂凭借其可利用性、生物相容性和生物降解性等特点在纺织品抗菌整理上也有了一定的应用，如壳聚糖、姜黄素等，他们从天然植物或动物体上提取出来，通过静电作用结合在纺织品上，但其浓度对抗菌活性的影响较大，导致纺织品整理之后透气性、手感以及色泽等受到影响。

随着环保要求和使用需求的提升，安全、高效、无毒、抗菌广谱性好、耐久性高的纺织品用抗菌整理剂将是研究的热点，将不同类型的抗菌剂进行协同配合是未来发展的主流方式。在纺织品表面构筑持久、有效的抗菌涂层，并研究抗菌剂种类、结构与纺织品复合后的抗菌效果、界面性能和服用评价等，对研究纺织品抗菌涂层整理具有重要的意义。

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Abstract： Textiles are widely used in many fields， such as clothing， domestic decoration and industrial use. They not only provide a place for the growth and reproduction of various microorganisms， but also become an important transmission route of some infectious diseases due to their reusable characteristics. In recent years， considering the complex and severe global environmental epidemic and the frequent occurrence of various infectious diseases， the use of antibacterial agents on textiles is an important way to improve their antibacterial and bacteriological properties and cut off or slow down the spread of pathogens. Therefore， the functional characteristics and development trend of various antibacterial agents commonly used in textiles have attracted much attention.

We firstly introduce the inorganic， organic and natural antibacterial agents which are widely used in textiles， and describe the types， characteristics， mechanism of action and antibacterial effect of these compounds， respectively. Inorganic antibacterial agents are the most widely used antibacterial agents. Nano silver and nano gold as typical antibacterial agents of metal nanoparticles， have high surface energy. They generally destroy the cell structure of bacteria or affect their metabolism by acting with the cell membrane of bacteria. Although they have good antibacterial effects， they are easy to agglomerate and leach from the textile. The antibacterial effect of metal oxides， such as titanium dioxide， zinc oxide and magnesium oxide， is next only to that of metal nanoparticles. There are three main antibacterial mechanisms， such as active oxygen generation through photocatalysis， metal ion action and cell mechanical damage. Carbon nanomaterials have also been studied in the field of antibacterial. It is believed that graphene， carbon nanotubes and graphene oxide can cause physical damage to bacterial cell membrane or cell distortion through contact and interaction with bacteria by their physical structure and excellent mechanical strength， and thus producing antibacterial effects. Organic antibacterial agent is the earliest applied antibacterial agent. They are much easier to prepare and possess a broad spectrum of antibacterial properties， mainly including quaternary ammonium salts， halide amines， triclosan and so on. They kill the bacteria mainly through the chemical bond force， such as electrostatic attraction， van der Waals force， hydrogen bond and so on. Halide amines are considered to be the most effective organic antibacterial agents， which can be cyclically sterilized by artificial chlorination. Although organic antimicrobials have broad-spectrum antibacterial properties， they may be toxic to the environment and human cells. Natural antibacterial agents such as curcumin， chitosan and plant polysaccharides possess biocompatibility and biodegradability. And increasing attention has been paid to the antibacterial finishing of textiles， one of the most familiar natural antibacterial agents is chitosan. The amino group on chitosan makes it carry a positive charge， which can be combined with the electrostatic interaction between the bacterial cell membrane and change the permeability of the cell membrane， resulting in cytoplasmic outflow and cell death. But at present， the overall efficiency of natural antibacterial agents is not effectively enough， and the range of use is relatively not extensive. In this paper， two methods of antibacterial finishing of textiles are summarized. One is to prepare antibacterial fiber by directly adding antibacterial agent to spinning liquid seed in the spinning process. The other is the functional finishing method using antibacterial agent on the fabric surface. At last， we summarize three methods of testing textile properties， including the bacteriostatic zone method， the absorption method and the oscillation method.

At present， problems such as low antibacterial efficiency， poor antibacterial spectrum and insufficient durability need to be solved by antimicrobial agents in textile finishing. At the same time， the problem of poor sensitivity after finishing by antibacterial agents can not be ignored. With the upgrading of use demand and the enhancement of safety and environmental protection awareness， the construction of durable and effective antibacterial coating on textile surface， and study of antibacterial agent type， structure and textile compound antibacterial effect， interface performance and wear evaluation， have become important development directions of antibacterial textile research in the future.

Keywords： textile; antibacterial finishing agents; antibacterial mechanism; antibacterial finishing method; antibacterial test