由于多种细菌性疾病的出现，研究者们对高效广谱抗菌材料的研发产生了浓厚的兴趣。目前，已发现的具有抗菌活性的物质有次氯酸钠、臭氧、二氧化氯、金属离子、季铵盐、季磷盐、多肽、胍盐、N-卤胺等。其中，N-卤胺抗菌材料由于其独特的性质已受到学术界的高度重视。N-卤胺抗菌材料因具有抗菌性强、稳定性高、易保存、可再生、无腐蚀、无毒、廉价等优点，广泛应用于医疗器械、医院、水净化系统、食品包装、食物保鲜、卫生设施等多个领域。N-卤胺抗菌材料的抗菌机理为通过释放氯离子，在细菌细胞表面发生离子交换反应，从而破坏或阻止细胞正常的新陈代谢作用，促使细菌死亡。对于N-卤胺而言，接触面积对其抗菌性能至关重要。缩小N-卤胺抗菌材料的尺寸能增大其比表面积，能为材料提供更多的抗菌性官能团，有效官能团的增加可以提高材料的抗菌效率。纳米材料在尺寸上从几个纳米到百余纳米，能呈现出比传统材料更加优越的物理、化学、力学等性能。由于其小尺寸效应和表面界面效应，纳米材料具备巨大的应用潜力和良好的发展前景。因此，通过制备纳米尺寸的N-卤胺抗菌材料来增大其比表面积是提高抗菌效率的有效方法。但是，纳米尺寸的N-卤胺抗菌材料也存在不足之处，即回收过程过于繁琐。抗菌操作通常在水溶液中进行，且操作结束后须通过分离程序来处理残留的抗菌材料，而从大量的水溶液中分离出具有纳米尺寸的N-卤胺抗菌材料需要较高的成本。磁性纳米粒子由于其独特的性质已广泛应用于材料的磁分离技术中。磁分离技术是利用外加磁场对磁性或者易受磁场影响的粒子进行分离和回收的一种技术。利用该技术可以将纳米（或微米）粒子和生物微粒从水溶液中快速简便地分离出来。所以，磁分离技术被应用于生物工艺和生物医学领域，如：细胞排列、酶的固定、药物传输、蛋白分离等。该技术的优点是用最短的时间分离出最大量的目标物质。在本论文中，我们制备了一系列基于N-卤胺的抗菌纳米复合材料，并研究了其对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗菌活性。另外，我们还引入了磁分离技术，为N-卤胺抗菌纳米复合材料的回收和分离提供了更加快速简便的方法。具体内容如下：1.制备了N-卤胺功能化的SiO₂/聚苯乙烯核壳纳米粒子（SiO2@PS-N-卤胺），并研究了反应条件对纳米粒子形貌的影响。利用最小抑菌浓度法证明了SiO2@PS-N-卤胺纳米粒子对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有良好的抗菌效果，其抗菌活性为微米尺寸N-卤胺的2-8倍。SiO2@PS-N-卤胺纳米粒子对金黄色葡萄球菌的抗菌性能优于大肠杆菌。此外，研究还发现N-卤胺抗菌材料具有较高的稳定性。2.制备了四种单分散的SiO₂@N-卤胺核壳纳米粒子，并对其结构、形貌及组成进行了表征。四种纳米粒子都具有规整的球形外貌和明显的核壳结构，且相互间没有太大差异。SiO2@N-卤胺纳米粒子的尺寸可以通过调节SiO₂模板粒子的大小来控制。利用滴定法对SiO₂@N-卤胺纳米粒子中的氯含量进行了定量测定。另外，通过抗菌实验研究了材料尺寸、氯含量、接触时间对SiO₂@N-卤胺纳米粒子的抗菌性能的影响。FTIR测试证明了SiO₂@N-卤胺纳米粒子的可再生性。杀菌后的SiO₂@N-卤胺纳米粒子经简单的氯化处理后，使其重新具有抗菌活性。3.制备了单分散的Fe₃O₄@SiO2@N-卤胺纳米粒子，并利用多种测试手段对其进行了表征。通过抗菌实验研究了Fe₃O₄@SiO2@N-卤胺纳米粒子和微米尺寸的N-卤胺的抗菌性能。两种材料对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌都具有抑菌效果，且Fe₃O₄@SiO2@N-卤胺纳米粒子的抗菌效果明显优于微米尺寸的N-卤胺。通过抗菌动力学实验发现，Fe₃O₄@SiO2@N-卤胺纳米粒子的抗菌性随着材料氯含量的增加而随之增强。磁性能研究表明，Fe₃O₄@SiO2@N-卤胺纳米粒子具有超顺磁性，这种磁性特征可使该材料在水溶液中具有较好的可回收性。4.制备了PSA@Fe₃O₄@SiO2-N-卤胺核壳纳米粒子，并研究了反应参数对纳米粒子形貌和各组分含量的影响。通过抗菌实验发现，PSA@Fe₃O₄@SiO2纳米粒子对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌没有抑菌效果，而微米尺寸的N-卤胺和PSA@Fe₃O₄@SiO2-N-卤胺纳米粒子对两种实验菌均具有抗菌效果，表明PSA@Fe₃O₄@SiO2-N-卤胺纳米粒子的抗菌性能源于N-卤胺。此外，N-卤胺抗菌材料对绿脓杆菌的抑菌效果优于金黄色葡萄球菌。磁性能研究表明，PSA@Fe₃O₄@SiO2-N-卤胺纳米粒子具有超顺磁性，且在水相中具有较强的磁响应性，可以通过外加磁场的方式对其进行分离和回收。综上所述，本论文设计制备了多种基于N-卤胺的抗菌纳米复合材料，通过缩小材料尺寸有效提高了N-卤胺的抗菌活性。另外，通过引入磁分离技术，使N-卤胺抗菌材料的分离和回收变得更加简单快速。