#抗菌材料#石墨烯抗菌#石墨烯抗菌剂#抗菌抗病毒助剂#石墨烯研究院#环能石墨烯
聚乳酸（PLA）作为一种生物可降解材料主要应用于食品包装以及医药方面。在金属纳米粒子（Ag、ZnO）的存在下，PLA可以通过静电纺丝技术制备抗菌聚合物。但是由于纳米粒子的尺寸很小，很容易进入皮肤、肺和大脑，对人体造成不良影响，因此无机抗菌复合材料主要应用于食品包装方面。因PLA在人体内可以分解为乳酸，并最终被分解为CO2和H2O，因此常用于制备生物医药材料，可以使用PLA将抗菌抗炎药物包裹，随着PLA降解实现药物的缓释，也可以将PLA与羟基磷灰石复合制备骨修复材料，通过PLA降解实现人体新骨的自修复。但是，目前生物材料修复骨缺损面临的一个主要问题是细菌感染。
PLA/无机抗菌复合材料
1、PLA/纳米Ag抗菌复合材料
目前，主要的抗菌金属是纳米Ag，纳米Ag对细菌、酵母菌、真菌等都具有较强的抗菌性，其抗菌机理为表面高活性的Ag或Ag离子可使菌体的蛋白酶失活，破坏细胞膜的渗透性，导致细胞死亡。但是由于纳米Ag团聚现象导致Ag在聚合物中分散不均匀。因此，需要对Ag或载体进行表面改性处理。
2、PLA/纳米二氧化钛（nano-TiO2）抗菌复合材料
nano-TiO2主要是通过光催化作用来灭菌。尹兴等采用溶液流延法制备了nano-TiO2/PLA抗菌薄膜。当nano-TiO2质量分数为4.0%时，抗菌薄膜对金黄色葡萄球菌的抑菌率为90.27%。王雪芳等采用静电纺丝技术制备了TiO2/PLA复合纳米纤维薄膜。研究表明，在光催化条件下，当TiO2质量分数为1.0%时，纤维薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达到92.90%和92.20%。
３、PLA/金属氧化物抗菌复合材料
SwaroopC等采用溶液浇铸法将PLA与聚乙二醇（PEG）和MgO纳米粒子结合。与纯PLA薄膜相比，PEG和MgO的掺入显著提高了抗菌效果。研究表明，PLA/PEG/MgO薄膜处理24h后约有47％的细菌死亡。
４、PLA/石墨烯抗菌复合材料
石墨烯由于其二维纳米结构，使其能够通过穿透或从细胞膜中提取磷脂而破坏细菌。PauloA等通过熔融共混法制备了PLA/氧化石墨烯（GO）/热还原GO（TrGO）复合材料。同时添加GO和TrGO的PLA复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的黏附和增殖具有抑制作用。研究表明PLA/GO衍生物复合材料在生物医学领域具有较好的应用前景。
PLA/有机抗菌复合材料
1、PLA/壳聚糖(CS)抗菌复合材料
CS已经被认为是一种生物相容、生物可降解、低毒性的材料，是药物输送系统良好的候选材料，除了在生理条件下具有生物可降解的特性外，CS还具有活性胺基和羟基，这为改性、接枝反应和离子相互作用提供了可能性，CS具有良好的交联结构，可以用于包裹药物。为了获得杀菌活性，需要对CS或PLA进行化学改性，以使其疏水性和亲水性更接近。GuXH等通过静电纺丝技术制备PLA/聚碳酸丁二醇酯(PBC)/CS复合薄膜，研究发现，复合薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性较高，并且抗菌活性随CS增加而显著增加。
2、PLA/其他有机抗菌复合材料
LiuYW等通过静电纺丝技术制备PLA/CS/肉桂精油(CEO)纤维，研究表明，该纤维实现了CEO的缓释，添加CEO可以提高PLA/CS/CEO纤维的抗菌性能，当CS/CEO的体积比为1.5：1.0时，抗菌效果最好。
3、PLA/无机/有机抗菌复合材料
天然抗菌因子的抗菌效果要略差于无机抗菌因子，因此将无机抗菌因子与有机抗菌因子联用会使整体的抗菌效果得到提升。AhmedJ等通过溶液浇铸法制备了PLA/PEG/聚己内酯(PCL)/ZnO/丁香精油复合薄膜。研究表明，丁香酚（丁香精油中的活性化合物）与ZnO之间存在协同作用，载有丁香精油的薄膜显示出显著的抗微生物活性。
抗菌药物载体
PLA因其在人体内可降解，常用作抗菌药物的载体。MevlutB等合成了3种不同的杯芳烃衍生物，并作为宿主分子与客体分子氯霉素（CAM）进行包合。利用静电纺丝技术成功制备了含CAM包合物的PLA和聚乙烯醇（PVA）纳米纤维支架。在纳米纤维支架中加入CAM/环芳烃包合物增加了纤维网对革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的抗菌性能。此外，还进行了释放和热分解试验，发现PLA基纳米纤维支架上的CAM释放速度慢且持续。因此，兼具CAM缓释和热稳定性的抗菌纤维材料有望成为医学应用的潜在候选材料。
PLA/羟基磷灰石复合材料
人体骨骼的主要成分为羟基磷灰石，因此将PLA与羟基磷灰石复合制备可移植的生物材料被广泛研究。由于应用在人体上，除了要求材料具有一定的力学性能外，重要是复合材料的抗菌性能。TanW等采用选择性激光烧结法制备了聚左旋乳酸(PLLA)/纳米羟基磷灰石/二甲双胍(MET)纳米复合支架，该纳米复合支架释药时间较长，因为MET颗粒包裹在PLLA中，随着PLLA降解，被包裹的MET颗粒缓慢释放到体液中。此外，该支架的体外试验显示出良好的抑瘤特性。因该纳米复合支架具有抑瘤和骨修复双重功能，为肿瘤诱导骨缺损治疗提供了一种有前景的新方法。
结论
目前，含有无机抗菌因子的复合材料主要应用于包装材料方面。当加入其他抗菌因子时，不同的抗菌因子发生协同作用会使复合材料的抗菌效果增强，特别是无机抗菌因子与有机抗菌因子的联用，两者双重抗菌机制会使整体的抗菌效果得到提升，互补2种抗菌因子的缺陷，可以在这方面开展进一步的研究。
抗菌药物载体的研究可以从丙交酯与药物聚合入手制备效果更佳的载体，随着以PLA为抗菌药物载体的深入研究，将会使抗菌药物有更广泛的应用。PLA/羟基磷灰石复合材料作为人工骨的基体，除了达到骨骼所需的力学性能外，重要是PLA的降解速率是否能与新生骨的生长速率一致以及材料的抗菌效果，这2个方面也是限制PLA/羟基磷灰石复合材料应用的主要问题，这也是研究的方向与重点。抗菌药物载体以及人工骨材料方面将成为PLA抗菌材料的主要研究方向。
（一）公司背景介绍
深圳环能石墨烯科技有限公司是由深圳前海石墨烯研究院发起设立，专注于石墨烯改性树脂材料解决方案供应商，已完全拥有石墨烯功能性材料的自主知识产权和核心设计合成能力。公司产品具有低成本、高阻隔、高强度、高抗生物特性等优势，且适用于注塑、吹塑、喷涂、吹膜、流延等多种生产工艺，使用方法简单易得，特别在石墨烯抗菌材料应用研发方面，已取得一系列重大研发成果，非常适合应用于白色家电类产品、厨房家电产品、厨房用具、大众日常生活用品等。
深圳市前海科创石墨烯新技术研究院（SGI），是深圳市政府为加强新材料技术转化战略性设立的新型研发机构
深圳石墨烯研究院面向老百姓高质量生活的需求和民营企业的创新需求，以市场为导向，已经打造了4大重点实验室、2个中试基地、成立了以石墨烯专有技术孵化推广的2个平台公司，6家项目公司，40余项产品；设立了中小企业联盟，上市公司、科研机构及基金共达400余家加入企业联盟，举办科技交流活动65场次，累计参加人数8000多人，平均每周200多人次交流，已为数千家企业提供技术解决方案服务。
自主研发和应用场景控制能力是深圳石墨烯研究院的核心竞争力，重点把握技术中试和商业中试两个核心，全面整合新材料产业的创新技术、应用技术和产业资源。
（二）公司自主研发的产品及应用领域
石墨烯抗菌母粒、石墨烯抗菌剂、石墨烯抗病毒助剂材料在家电行业具体应用产品包括：生活电器（空气净化器、加湿器、送风机、料理机、豆浆机、榨汁机等）、日用电器（清扫机器人、洗地机、吸尘器等）、家用电器（空调、冰箱、洗衣机、微波炉等），厨卫用品（餐具、菜板等）、电器开关等PP/PE/ABS/PC/PS 等塑料材料上添加我们抗菌母粒使用。
（三）产品技术优势：
1、安全环保无du（食品接触级材料）：石墨烯抗菌材料是利用纳米刀等多重协同纯物理灭菌原理，可完全破坏并阻隔细菌生长，无任何化学毒性，与高分子材料充分融合在一起，无材料脱落或迁移现象，材料安全性和稳定性高。相关产品已通过欧盟食品级的检测认证(EU) 2020/1245，可完全用于食品接触级产品。可广泛应用于生活电器和厨卫小家电等对食品接触级材料严格要求的产品上。
2、抗菌抗病du广谱性。不仅对常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色nianzhu菌可达到99.9%以上抗菌效果，同时对冠状病du、流感病du、鼠伤寒沙门氏菌、宋氏志贺氏菌、单增李斯特氏菌等非常见细菌病du均有99%以上抗菌抗病du效果。可广泛应用于生活电器、厨卫家电、家用电器等塑料材料上使用。
3、杀菌时效性快。经相关专业权威的机构检测，杀菌时效性可达10分钟内。可广泛应用于对杀菌时效性有特殊要求的产品上。
4、防霉效果好。可达到防霉zuigao等级“0”级，有效抑制霉菌滋生，可广泛应用于冰箱等对防霉有特殊要求的产品上。
5、为企业降本增效效果显著。相比目前市场常见的银系抗菌剂，抗菌材料成本节省1500-2000元/吨，降本达30%-50%。
6、差异化产品宣传新卖点。相比目前市场上同类产品普遍使用的银系抗菌剂，替换应用石墨烯抗菌新材料更显得独树一帜，容易吸引消费者眼球。
如有需要咨询请联系深圳石墨烯研究院纪生
聚乳酸（PLA）作为一种生物可降解材料主要应用于食品包装以及医药方面。在金属纳米粒子（Ag、ZnO）的存在下，PLA可以通过静电纺丝技术制备抗菌聚合物。但是由于纳米粒子的尺寸很小，很容易进入皮肤、肺和大脑，对人体造成不良影响，因此无机抗菌复合材料主要应用于食品包装方面。因PLA在人体内可以分解为乳酸，并最终被分解为CO2和H2O，因此常用于制备生物医药材料，可以使用PLA将抗菌抗炎药物包裹，随着PLA降解实现药物的缓释，也可以将PLA与羟基磷灰石复合制备骨修复材料，通过PLA降解实现人体新骨的自修复。但是，目前生物材料修复骨缺损面临的一个主要问题是细菌感染。
PLA/无机抗菌复合材料
1、PLA/纳米Ag抗菌复合材料
目前，主要的抗菌金属是纳米Ag，纳米Ag对细菌、酵母菌、真菌等都具有较强的抗菌性，其抗菌机理为表面高活性的Ag或Ag离子可使菌体的蛋白酶失活，破坏细胞膜的渗透性，导致细胞死亡。但是由于纳米Ag团聚现象导致Ag在聚合物中分散不均匀。因此，需要对Ag或载体进行表面改性处理。
2、PLA/纳米二氧化钛（nano-TiO2）抗菌复合材料
nano-TiO2主要是通过光催化作用来灭菌。尹兴等采用溶液流延法制备了nano-TiO2/PLA抗菌薄膜。当nano-TiO2质量分数为4.0%时，抗菌薄膜对金黄色葡萄球菌的抑菌率为90.27%。王雪芳等采用静电纺丝技术制备了TiO2/PLA复合纳米纤维薄膜。研究表明，在光催化条件下，当TiO2质量分数为1.0%时，纤维薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达到92.90%和92.20%。
３、PLA/金属氧化物抗菌复合材料
SwaroopC等采用溶液浇铸法将PLA与聚乙二醇（PEG）和MgO纳米粒子结合。与纯PLA薄膜相比，PEG和MgO的掺入显著提高了抗菌效果。研究表明，PLA/PEG/MgO薄膜处理24h后约有47％的细菌死亡。
４、PLA/石墨烯抗菌复合材料
石墨烯由于其二维纳米结构，使其能够通过穿透或从细胞膜中提取磷脂而破坏细菌。PauloA等通过熔融共混法制备了PLA/氧化石墨烯（GO）/热还原GO（TrGO）复合材料。同时添加GO和TrGO的PLA复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的黏附和增殖具有抑制作用。研究表明PLA/GO衍生物复合材料在生物医学领域具有较好的应用前景。
PLA/有机抗菌复合材料
1、PLA/壳聚糖(CS)抗菌复合材料
CS已经被认为是一种生物相容、生物可降解、低毒性的材料，是药物输送系统良好的候选材料，除了在生理条件下具有生物可降解的特性外，CS还具有活性胺基和羟基，这为改性、接枝反应和离子相互作用提供了可能性，CS具有良好的交联结构，可以用于包裹药物。为了获得杀菌活性，需要对CS或PLA进行化学改性，以使其疏水性和亲水性更接近。GuXH等通过静电纺丝技术制备PLA/聚碳酸丁二醇酯(PBC)/CS复合薄膜，研究发现，复合薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性较高，并且抗菌活性随CS增加而显著增加。
2、PLA/其他有机抗菌复合材料
LiuYW等通过静电纺丝技术制备PLA/CS/肉桂精油(CEO)纤维，研究表明，该纤维实现了CEO的缓释，添加CEO可以提高PLA/CS/CEO纤维的抗菌性能，当CS/CEO的体积比为1.5：1.0时，抗菌效果最好。
3、PLA/无机/有机抗菌复合材料
天然抗菌因子的抗菌效果要略差于无机抗菌因子，因此将无机抗菌因子与有机抗菌因子联用会使整体的抗菌效果得到提升。AhmedJ等通过溶液浇铸法制备了PLA/PEG/聚己内酯(PCL)/ZnO/丁香精油复合薄膜。研究表明，丁香酚（丁香精油中的活性化合物）与ZnO之间存在协同作用，载有丁香精油的薄膜显示出显著的抗微生物活性。
抗菌药物载体
PLA因其在人体内可降解，常用作抗菌药物的载体。MevlutB等合成了3种不同的杯芳烃衍生物，并作为宿主分子与客体分子氯霉素（CAM）进行包合。利用静电纺丝技术成功制备了含CAM包合物的PLA和聚乙烯醇（PVA）纳米纤维支架。在纳米纤维支架中加入CAM/环芳烃包合物增加了纤维网对革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的抗菌性能。此外，还进行了释放和热分解试验，发现PLA基纳米纤维支架上的CAM释放速度慢且持续。因此，兼具CAM缓释和热稳定性的抗菌纤维材料有望成为医学应用的潜在候选材料。
PLA/羟基磷灰石复合材料
人体骨骼的主要成分为羟基磷灰石，因此将PLA与羟基磷灰石复合制备可移植的生物材料被广泛研究。由于应用在人体上，除了要求材料具有一定的力学性能外，重要是复合材料的抗菌性能。TanW等采用选择性激光烧结法制备了聚左旋乳酸(PLLA)/纳米羟基磷灰石/二甲双胍(MET)纳米复合支架，该纳米复合支架释药时间较长，因为MET颗粒包裹在PLLA中，随着PLLA降解，被包裹的MET颗粒缓慢释放到体液中。此外，该支架的体外试验显示出良好的抑瘤特性。因该纳米复合支架具有抑瘤和骨修复双重功能，为肿瘤诱导骨缺损治疗提供了一种有前景的新方法。
结论
目前，含有无机抗菌因子的复合材料主要应用于包装材料方面。当加入其他抗菌因子时，不同的抗菌因子发生协同作用会使复合材料的抗菌效果增强，特别是无机抗菌因子与有机抗菌因子的联用，两者双重抗菌机制会使整体的抗菌效果得到提升，互补2种抗菌因子的缺陷，可以在这方面开展进一步的研究。
抗菌药物载体的研究可以从丙交酯与药物聚合入手制备效果更佳的载体，随着以PLA为抗菌药物载体的深入研究，将会使抗菌药物有更广泛的应用。PLA/羟基磷灰石复合材料作为人工骨的基体，除了达到骨骼所需的力学性能外，重要是PLA的降解速率是否能与新生骨的生长速率一致以及材料的抗菌效果，这2个方面也是限制PLA/羟基磷灰石复合材料应用的主要问题，这也是研究的方向与重点。抗菌药物载体以及人工骨材料方面将成为PLA抗菌材料的主要研究方向。
（一）公司背景介绍
深圳环能石墨烯科技有限公司是由深圳前海石墨烯研究院发起设立，专注于石墨烯改性树脂材料解决方案供应商，已完全拥有石墨烯功能性材料的自主知识产权和核心设计合成能力。公司产品具有低成本、高阻隔、高强度、高抗生物特性等优势，且适用于注塑、吹塑、喷涂、吹膜、流延等多种生产工艺，使用方法简单易得，特别在石墨烯抗菌材料应用研发方面，已取得一系列重大研发成果，非常适合应用于白色家电类产品、厨房家电产品、厨房用具、大众日常生活用品等。
深圳市前海科创石墨烯新技术研究院（SGI），是深圳市政府为加强新材料技术转化战略性设立的新型研发机构
深圳石墨烯研究院面向老百姓高质量生活的需求和民营企业的创新需求，以市场为导向，已经打造了4大重点实验室、2个中试基地、成立了以石墨烯专有技术孵化推广的2个平台公司，6家项目公司，40余项产品；设立了中小企业联盟，上市公司、科研机构及基金共达400余家加入企业联盟，举办科技交流活动65场次，累计参加人数8000多人，平均每周200多人次交流，已为数千家企业提供技术解决方案服务。
自主研发和应用场景控制能力是深圳石墨烯研究院的核心竞争力，重点把握技术中试和商业中试两个核心，全面整合新材料产业的创新技术、应用技术和产业资源。
（二）公司自主研发的产品及应用领域
石墨烯抗菌母粒、石墨烯抗菌剂、石墨烯抗病毒助剂材料在家电行业具体应用产品包括：生活电器（空气净化器、加湿器、送风机、料理机、豆浆机、榨汁机等）、日用电器（清扫机器人、洗地机、吸尘器等）、家用电器（空调、冰箱、洗衣机、微波炉等），厨卫用品（餐具、菜板等）、电器开关等PP/PE/ABS/PC/PS 等塑料材料上添加我们抗菌母粒使用。
（三）产品技术优势：
1、安全环保无du（食品接触级材料）：石墨烯抗菌材料是利用纳米刀等多重协同纯物理灭菌原理，可完全破坏并阻隔细菌生长，无任何化学毒性，与高分子材料充分融合在一起，无材料脱落或迁移现象，材料安全性和稳定性高。相关产品已通过欧盟食品级的检测认证(EU) 2020/1245，可完全用于食品接触级产品。可广泛应用于生活电器和厨卫小家电等对食品接触级材料严格要求的产品上。
2、抗菌抗病du广谱性。不仅对常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色nianzhu菌可达到99.9%以上抗菌效果，同时对冠状病du、流感病du、鼠伤寒沙门氏菌、宋氏志贺氏菌、单增李斯特氏菌等非常见细菌病du均有99%以上抗菌抗病du效果。可广泛应用于生活电器、厨卫家电、家用电器等塑料材料上使用。
3、杀菌时效性快。经相关专业权威的机构检测，杀菌时效性可达10分钟内。可广泛应用于对杀菌时效性有特殊要求的产品上。
4、防霉效果好。可达到防霉zuigao等级“0”级，有效抑制霉菌滋生，可广泛应用于冰箱等对防霉有特殊要求的产品上。
5、为企业降本增效效果显著。相比目前市场常见的银系抗菌剂，抗菌材料成本节省1500-2000元/吨，降本达30%-50%。
6、差异化产品宣传新卖点。相比目前市场上同类产品普遍使用的银系抗菌剂，替换应用石墨烯抗菌新材料更显得独树一帜，容易吸引消费者眼球。
如有需要咨询请联系深圳石墨烯研究院纪生
