暨南大学团队在《自然·水》发表突破性成果，用卡那霉素打造新一代抗菌纳滤膜

你是否想过，当我们在净化污水时，膜本身会不会成为细菌滋生的“温床”？

这是膜分离技术长期面临的一个“死穴”——生物污损。细菌在膜表面附着、繁殖，形成生物膜，不仅堵塞孔道、降低通量，还会加速膜的老化。传统的应对方式大多是“被动防守”：添加银离子、铜纳米颗粒等抗菌剂，或者用紫外线定期清洗。但问题是，这些抗菌剂容易流失，效果不持久，还可能造成二次污染。

那如果，我们把抗生素直接“编进”膜的骨架里呢？

暨南大学李万斌教授团队在《自然·水》（Nature Water）上发表的一项研究，就实现了这一大胆设想。他们让广谱抗生素——卡那霉素，直接作为聚合单体参与膜的构建，从根源上同时解决了分离精度和抗菌耐久性两大难题。

颠覆性设计：抗生素不再是“添加剂”

传统抗菌膜的制备思路，是在现有膜的基础上“添加”抗菌成分——物理共混或表面涂覆。这就像在墙上刷一层抗菌涂料，表面有效，但容易剥落。而这项研究的思路完全不同：让卡那霉素直接成为膜的“建筑材料”。

卡那霉素分子上自带大量的氨基（-NH₂）和羟基（-OH），恰好可以与均苯三甲酰氯（TMC）发生界面聚合反应。换句话说，它替代了传统的哌嗪或聚乙烯亚胺，直接“编织”进了聚酰胺-聚酯的网络骨架中。

这样一来，抗生素不再是外挂的添加剂，而是膜本体不可分割的一部分。不会流失、无需补充，接触即杀。这种全新的抗菌纳滤膜（简称ATB膜）交出了一份相当亮眼的成绩单：

渗透性与选择性兼得

纯水渗透率：47.91 L·m-²·h-¹·bar-¹

功能层厚度：仅约 8 nm（远薄于传统膜）

刚果红截留率：99.6%

NaCl / 刚果红选择性：接近 10,000

这意味着它能够在染料脱盐等场景下，实现分子级别的精准筛分，同时保持极高的水通量。

抗菌能力

对高浓度耐药菌杀灭率：93.6% – 99.9%

有效范围覆盖：革兰氏菌、单药/多药耐药菌、耐消毒剂菌

长期运行稳定

错流过滤 170小时 性能无明显衰减

这些数据说明，ATB膜不是“花架子”，而是一个真正具备工业应用潜力的技术方案。

三个关键机制，支撑了这种膜的多面手性能

第一，超薄功能层，奠定高通量基础。
研究团队通过精确调控界面聚合条件（特别是pH 13.3），成功将功能层厚度压缩到8 nm左右。水的传输路径被极大缩短，这是高通量的物理基础。

第二，亲水表面，自带“防污护盾”。
膜表面丰富的含氧官能团带来了优异的亲水性（水接触角迅速降至48.2°）和负电性。这会在膜表面形成一个“水化层”，如同一个光滑的防护罩，阻碍蛋白质和细菌代谢产物的粘附。

第三，“接触即杀”，不留活口。
当细菌触碰膜表面时，化学锚定的卡那霉素直接破坏细菌细胞壁，导致内容物流出、细胞皱缩死亡。这一物理性杀伤机制对耐药菌同样有效——因为它不依赖特定的代谢通路。

把抗菌功能直接编织进膜的化学骨架，而不是靠后期的“贴膏药”。这不仅解决了抗菌剂流失的痼疾，也为处理成分复杂、含有多重耐药菌的医疗废水或工业废水，提供了一个全新的技术路径。

更重要的是，它开辟了一种“功能单体化”的膜材料设计范式——未来，我们或许可以把更多功能分子直接“编”进膜里，让膜从单一的分离工具，进化为多功能集成的分离平台。

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