本文介绍了一项关于新型抗菌复合材料的研究，该研究由Ning Chen、Chao Wang、Fangong Kong和Shoujuan Wang等人完成，发表在2024年的《International Journal of Biological Macromolecules》上。该研究旨在开发一种用于水果保鲜的新型抗菌材料，以解决水果在运输和储存过程中因微生物感染而导致的腐败问题。
水果在供应链中的腐败问题严重，主要原因是微生物感染。为了延长水果的保质期，开发能够抑制微生物生长的保鲜材料至关重要。金属有机框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）作为一种新兴的晶体材料，近年来在抗菌领域引起了广泛关注。特别是银基MOFs（Ag-MOFs）因其良好的抗菌性能和广谱抗菌性被认为是极具潜力的抗菌材料。然而，Ag-MOFs的脆性、加工性差和水稳定性差等问题限制了其实际应用。为了解决这些问题，研究人员提出将Ag-MOFs固定在柔性基底材料上，纤维素滤纸（Cellulose Filter Paper, FP）因其低成本、可生物降解和无毒性成为理想的基底材料。
研究团队通过原位合成法成功制备了两种新型Ag-MOFs/羧甲基纤维素滤纸（Ag-MOFs/CMFP）复合材料。具体步骤如下： 1. CMFP的合成：将纤维素滤纸浸泡在氯乙酸钠溶液中，经过搅拌、洗涤和干燥后得到羧甲基纤维素滤纸（CMFP）。 2. Ag-MOFs的合成：通过将硝酸银溶液与2-甲基咪唑（2MI）或咪唑（Imid）溶液混合，分别合成了Ag-2MI和Ag-Imid两种Ag-MOFs。 3. 复合材料的合成：将CMFP浸泡在硝酸银溶液中，随后加入2MI或Imid溶液，经过搅拌、静置、洗涤和干燥后得到Ag-MOFs/CMFP复合材料。
研究团队通过多种手段对合成的材料进行了表征和性能测试： 1. 结构与形貌表征：使用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）观察了材料的形貌，发现Ag-MOFs均匀生长在CMFP表面。 2. 热稳定性测试：通过热重分析（TGA）评估了材料的热稳定性，发现Ag-MOFs/CMFP复合材料的热分解温度显著高于纯CMFP。 3. 水稳定性测试：将复合材料浸泡在水中7天，通过X射线衍射（XRD）分析发现材料的结构保持稳定。 4. 机械性能测试：通过拉伸测试评估了材料的机械性能，发现Ag-MOFs/CMFP复合材料的拉伸强度显著高于纯CMFP。 5. 抗菌性能测试：通过抑菌圈法、平板计数法和最小抑菌浓度（MIC）法评估了复合材料的抗菌性能，发现Ag-MOFs/CMFP复合材料对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抑菌率均超过99.9%。 6. 细胞毒性测试：通过MTT法评估了材料的细胞毒性，发现复合材料对HepG2细胞的存活率高于85%，表明其具有良好的生物相容性。 7. 水果保鲜测试：将复合材料用于樱桃番茄和桃子的保鲜，发现其能显著延长水果的保质期，减少重量和硬度的损失。
研究结果表明，Ag-MOFs/CMFP复合材料具有优异的机械性能、水稳定性和抗菌活性。复合材料的高机械强度归因于Ag-MOFs与CMFP之间的强相互作用，而其良好的水稳定性则归因于CMFP中的羟基和羧基对Ag-MOFs的固定和保护作用。此外，Ag-MOFs赋予复合材料优异的抗菌性能，能够有效抑制细菌的生长。在水果保鲜测试中，Ag-MOFs/CMFP复合材料显著延长了樱桃番茄和桃子的保质期，显示出其在水果保鲜领域的巨大应用潜力。
该研究成功开发了两种新型Ag-MOFs/CMFP复合材料，具有优异的机械性能、抗菌活性和水果保鲜效果。复合材料通过CMFP中的活性基团与Ag-MOFs中的银离子之间的交联作用，表现出良好的水稳定性和缓慢的银离子释放特性。此外，复合材料的低毒性使其符合食品包装材料的要求。该研究为水果保鲜材料的开发提供了新的思路和参考。
该研究不仅为柔性MOFs纸的合成提供了一种简便的策略，还为水果保鲜材料的相关研究提供了指导。复合材料的优异性能使其在食品包装和保鲜领域具有广阔的应用前景。