季铵盐类化合物在生物材料中的应用

季铵盐是铵离子中的四个氢原子全部被烃基取代的化合物。是一种具有良好杀菌性能的阳离子表面活性剂，其杀菌有效部位是有机根与氮原子结合形成的阳离子基团，常作为防腐剂、消毒剂、纤维柔软剂等使用。

一般，阳离子表面活性剂的作用靶点是微生物的细胞膜，细胞膜的主要成分是磷脂和膜蛋白，磷脂是指磷酸甘油酯，它既有疏水末端，又有亲水末端。当季铵盐单体聚合于生物材料中后，暴露于其表面的阳离子季铵基团吸附到带负电的细菌上，将亲脂侧链尾部插入细胞膜，导致细菌表面电荷分布的紊乱，细菌细胞膜的破裂，胞内DNA、RNA等物质的泄漏， 发生死亡[1]。此外，季铵盐还可以通过破坏细菌的蛋白和酶使其变性发挥抗菌作用。

季铵盐抗菌活性的强弱是由其N原子上烷基链的链长决定的，烷基链长小于4或者大于18的季铵盐基本上没有抗菌活性[2]。根据其结构组成特点，大致可分为单链季铵盐、双链季铵盐、聚季铵盐、混合季铵盐等。单链季铵盐的抗菌性依赖于细胞表面的疏水性，双链季铵盐可以通过干扰核酸和蛋白质的合成，增强了杀菌性能。而聚季铵盐由于正电荷密度的提高，比前一代产品杀菌效能更大。

大多数季铵盐都是小分子，在药物载体方面受到限制，很多生物大分子可以作为药物载体，将生物大分子与季铵盐结合来提高其抗菌活性，增加应用范围。季铵盐抗菌生物材料可分为两类：一类是季铵盐型抗菌单体，即通过基团聚合将抗菌基团桥接为聚合物网络的一部分；另一类是具有抗菌活性的填料颗粒，将其填充到聚合物基质中。壳聚糖是现在应用较多的生物大分子，季铵盐与其作用后，形成聚阳离子，壳聚糖季铵盐的抑菌活性大于壳聚糖，抗菌谱广。壳聚糖季铵盐还可用于开发手术缝合线、医用辅料、人工皮肤、抗凝血剂等方面，应用范围比较广。

[1] Gou YP, Meghil MM, Pucci CR , et al. Optimizing resin-dentin bond stability using a bioactive adhesive with concomitant antibacterial properties and anti-proteolytic activities[J]. Acta Biomater, 2018,75:171-182

[2] Buffet-Bataillon S , Tattevin P , Bonnaure-Mallet M , et al. Emergence of resistance to antibacterial agents: the role of quaternary ammonium compounds—a critical review[J]. International Journal of Antimicrobial Agents, 2012, 39(5):381-389.